Перехоной проссес. асадбек. 111Equation Chapter 1 Section 1

• Название: 111Equation Chapter 1 Section 1
• Анкор: Перехоной проссес
• Дата: 06.04.2023
• Размер: 146.51 Kb.
• Имя файла: асадбек.docx
• Тип: Документы; #1041081

111Equation Chapter 1 Section 1ЗАДАНИЕ

1. 
   Определить мощность тяговой подстанции, выбрать мощность и количество тяговых трансформаторов
   
2. 
   Определить экономическое сечение проводов контактной сети межподстанционной зоны для раздельной и узловой схемы питания
   
3. 
   Рассчитать годовые потери электрической энергии в контактной сети для этих схем
   

4. Провести проверку выбранного сечения проводов контактной сети по нагреву

5. 
   Провести технико-экономический расчет для сравнения раздельной и узловой схем питания
   
6. 
   Для схемы раздельного питания произвести расчет среднего уровня напряжения в контактной сети до расчетного поезда на условном перегоне и блок участке при максимальном использовании пропускной способности
   
7. 
   Рассчитать перегонную пропускную способность с учетом уровня напряжения
   
8. 
   Рассчитать минимальный ток к.з. и максимальные рабочие токи двух схем питания, выбрать схемы защит контактной сети от коротких замыканий
   
9. 
   Составить принципиальную схему питания и секционирования контактной сети расчетного участка
   

Рассчитать реактивное электpопотpебление расчетной тяговой подстанции, мощность установки параллельной компенсации и ее параметры

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ И КОЛИЧЕСТВА ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

1.1 Определение средних и эффективных значений тока поезда, фидеров контактной сети тяговой подстанции
а) строим зависимость тока поезда от времени и расстояния I_n(l),I_n(t);

б) располагаем тяговые подстанции;

в) строим векторные диаграммы напряжений тяговых подстанций

г) определяем поездные токи на каждом километре в четном и нечетном направлении по зависимости поездного тока от расстояния I_n(l)

Методика расчета токов фидеров контактной сети:

Для одностороннего питания ток поезда полностью равен току фидера: I_ф = I_п. Для двухстороннего питания ток поезда распределяется между фидерами смежных подстанций обратно пропорционально расстояниям:



(1)

Рис.1
Кривые поездного тока раскладываем по фидерам смежных подстанций четного и нечетного пути по формулам (1) для схемы раздельного питания пути и заносим в таблицу 1.

По данным таблицы 1 строим кривые токов фидеров расчетной тяговой подстанции I_ф(l), разложенная кривая поездного тока. По разложенной кривой поездного тока определяем средние и эффективные токи фидеров контактной сети и другие числовые характеристики расчетной тяговой подстанции. Также выбираем самую загруженную межподстанционную зону, и производим расчет средних и эффективных токов четного и нечетного пути.
Методика расчета:

1. 
   Кривая разложенного и неразложенного тока разделяется на отрезки 40-60 А.
   
2. 
   Определяются средние токи отрезков и .
   
3. 
   Определяется время движения на этом участке, t_i
   
4. 
   Определяется произведение [Амин], [А²мин].
   
5. 
   По сумме этих произведений определяется средний ток и значение квадрата тока.
   

,А (2)

,А (3)

где I_срi – среднее значение тока за рассматриваемый промежуток времени t_i;

t – время хода поезда по фидерной зоне;

Результаты расчетов по формулам (2), (3) и (4) заносим в таблицы 2 и 3.

Таблица 2.1. Исходная информация и расчёт среднего и эффективного поездного тока фидера №2 расчётной тяговой подстанции

Iф1
I∆ср	Iсрi	Imax	Imin	Lmn	Lm
260	6.5	360	160	40	39
300	22.5	360	240	40	37
200	47.5	240	160	40	30.5
180	116.1	180	180	40	14.2
230	211.6	180	280	40	3.2

212\* MERGEFORMAT (.)





А;

А²;

Таблица 2.2. Исходная информация и расчёт среднего и эффективного поездного тока фидера №1 расчётной тяговой подстанции

Iф4
I∆ср	Iсрi	Imax	Imin	Lmn	Lm
280	3.18	280	280	44	43.5
240	30	280	200	44	33.5
220	55	240	200	44	33
240	84.54	240	240	44	228.5
280	133.63	240	320	44	23
320	178.18	320	320	44	19.5
280	190	320	240	44	14
240	201.8	240	240	44	7
105	103.32	110	100	44	0.7

А;

А²;

Таблица 2.3. Исходная информация и расчёт среднего и эффективного поездного тока фидера №5 расчётной тяговой подстанции

Iф2
I∆ср	Iсрi	Imax	Imin	Lmn	Lm
290	37.5	300	280	40	37.5
300	31.5	300	300	40	31.5
290	25.5	300	280	40	25.5
280	17.5	280	280	40	17.5
230	7.7	280	180	40	7.7
180	2.5	180	180	40	2.5

А;

А²;

Таблица 2.4. Исходная информация и расчёт среднего и эффективного поездного тока фидера №4 расчётной тяговой подстанции

Iф5
I∆ср	Iсрi	Imax	Imin	Lmn	Lm
180	10.2	180	180	44	41.5
230	39.2	280	180	44	36.5
280	79.5	280	280	44	31.5
240	98.18	280	200	44	26
290	217.5	360	220	44	11
360	298.6	360	360	44	7.5
350	303.8	360	340	44	5.8
370	326.2	340	400	44	5.2
325	306.5	400	250	44	2.5

А;

А²;

1.2 Определение средних токов фидеров контактной сети для расчетных режимов расчетной тяговой подстанции

Исходными данными для расчёта нагрузок фидеров и подстанций, а также для расчёта потерь мощности и проверки контактной сети по уровню напряжения, являются средние и эффективные значения поездного тока фидеров. Зная средние и эффективные значения поездного тока, отнесенного к фидеру, можно найти средние и эффективные токи фидера от всех нагрузок. Для этого воспользуемся формулами, которые справедливы для однотипных поездов:

Расчетные режимы определяются процессами нагревания трансформаторов. Поэтому нагрев масла определяем для режима сгущения, то есть для периода составления нормального графика движения после окна. Постоянная времени и обмоток 6 - 8 мин, поэтому максимальная температура определяется максимальным нагревом трансформатора, который может возникнуть при максимальной пропускной способности. Пропускная способность определяется прохождением числа поездов в сутки. При выборе мощности трансформатора рассмотрим три режима:

1. 
   Заданное количество поездов:
   

Коэффициент использования пропускной способности:
,

где No = 1440 / θo;

No - пpопускная способность, пар поездов в сутки;

θo - минимальный межпоездной интеpвал, мин;

Согласно исходным данным:
N_зад = 100 паp/сут;

θ_o = 8 мин;

Используя выражение получим:

N_o = 1440 / θ_o = 180 пар поездов;

Согласно выражению получим:

;

Средние и эффективные токи фидеров, определённые по формулам и для заданного режима занесём в таблицу 6.





Таблица 6. Числовые характеристики токов фидеров контактной сети расчётной тяговой подстанции при заданном режиме

фидер	Iф, А	Iфэ², А²	nф
Iф1	86.48	149.77	6.3
Iф4	216.32	286.1	6.7
Iф2	198.57	271.32	6.3
Iф5	355.36	459.98	6.7

1. 
   Режим сгущения:
   

0.9

N_сг = N₀ 0.9= 1800.9 = 162 пары поездов.

Средние и эффективные токи фидеров, определённые по формулам (8) и (9) для режима сгущения занесём в таблицу 7.





Таблица 7. Числовые характеристики токов фидеров контактной сети расчётной тяговой подстанции в режиме сгущения

фидер	Iф, А	Iфэ², А²	nф
Iф1	141.52	207.09	6.3
Iф4	351.36	415.21	6.7
Iф2	324.94	383.88	6.3
Iф5	577.19	670.87	6.7

2. 
   Режим максимальной пропускной способности:
   

1 (13)

N_max = N₀ 1= 1801 = 180 пар поездов.
Средние и эффективные токи фидеров, определённые по формулам (8) и (9) для режима максимальной пропускной способности занесём в таблицу 8.





Таблица 8. Числовые характеристики токов фидеров контактной сети расчётной тяговой подстанции в режиме максимальной пропускной способности

фидер	Iф, А	Iфэ², А²	nф
Iф1	157.24	222.58	6.3
Iф4	390.4	451.4	6.7
Iф2	361.04	417.11	6.3
Iф5	641.32	730.08	6.7

1.3 Определение средних и эффективных токов плеч питания расчетной тяговой подстанции

После определения средних нагрузок фидеров тяговой подстанции определим нагрузки плеч питания.

Для двухпутного участка будем иметь средние токи плеч:



Режим Заданный



Режим сгушения



Максимальный режим



квадраты эффективных токов плеч:



Режим Заданный



Режим сгушения



Максимальный режим

1.4 Определение расчетных токов трансформатора. Эквивалентный эффективный ток по нагреву масла

Нагрев масла в трёхфазном трансформаторе будет определяться потерями в обмотках трёх фаз, которые при несимметричной нагрузке будут неодинаковы. Эквивалентный эффективный ток по нагреву масла определяем при заданных размерах движения, режима сгущения и для режима максимальной пропускной способности по формуле:



Режим Заданный



Режим сгушения


Для проверки температуры обмотки должен быть найден эффективный ток обмотки при максимальных и заданных размерах движения:


Режим Заданный



Максимальный Режим


Из трех токов выбираем максимальный.

1. 
   Заданный режим
   

Используя выражение получим:



3. Максимальный режим

1.5.1 Основной расчет

Для расчета трансформаторной мощности выбираем по каталогу мощность трансформаторов S_н по каталогу в качестве базовой S_н= 2 x 40 =80 МВА;

Мощность трансформаторов, необходимую для питания тяги определим по формуле:

, МВА (20)

где K_у= 0.97 – коэффициент участия в максимуме районной нагрузки.

S_p.pасч – мощность районных потребителей; согласно исходным данным:

S_p.pасч = 10 МВА;
По мощности S_нт определим соответствующий ей номинальный ток для двух трансформаторов:
, А (21)
где U_ш – напряжение на шинах тяговой подстанции U_ш = 27.5 кВ;
Согласно выражению (21) будем иметь:
А.
Кратность нагрузки по обмоткам трансформатора

1. Для заданного количества поездов
; (22)

где I_эо - эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для заданного режима, А; Используя выражение (22) получим:
;
2. Для режима сгущения
; (23)
где I_эсг - эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для режима сгущения, А;

Используя выражение (23) получим:
;

2. 
   Для максимального режима
   

, А (24)
Если K_max  1,5 , то надо выбирать следующий по шкале более мощный трансформатор.

Используя выражение (24) получим:
;

Мощность трансформатора выбираем по средней интенсивности относительного износа витковой изоляции и проверяем по максимальной температуре наиболее нагретой точки обмотки и верхних слоев масла.

Средняя интенсивность износа изоляции обмотки трансформатора в сутки предоставления окна:
, (25)
где
. (26)
где _интб - температура наиболее нагретой точки, при которой срок службы трансформатора условно принят за единицу,

_интб =98⁰ С;

_охлс - температура окружающей среды в период восстановления нормального движения, задается в зависимости от района; согласно исходным данным _охлс = =20⁰С

α = 0.115 - коэффициент, определяющий скорость старения изоляции;

итак,

; (27)

;(28)

В выражении (28)

. (29)

В выражениях (27), (28) и (29):

a, b, g, h - постоянные в выражениях, аппроксимирующие зависимости разности температур обмотка-масло и масло - окружающая среда(они равны: a = 17,7; b = 5,3; g = 39,7; h = 15,3ºC);

t_o - среднее время хода поезда основного типа по фидерной зоне; t_o = (48.65+45.3)/120 = 0.78 часа;

τ = 3ч - тепловая постоянная времени масла.

Используя выражение (29) получим:
;
Согласно выражениям (27) и (28) получим:
;


Используя выражение (25) получим:

Так как F₁<1 , то по полученной интенсивности износа F₁ пересчёт номинального тока производить не надо.

Если F₁>1, то полученной интенсивности износа F₁ производится пересчёт номинального тока, то есть находится такой ток, при котором относительная интенсивность износа будет номинальной по формуле:

, (30)

где n_сг – число суток с предоставлением окон за год;
n_сг = суток.

Выбор мощности трансформатора по току I_oном (в предположении, что износ изоляции обмотки происходит только в период восстановления нормального движения после окна) занижает мощность не более чем на 8%, поэтому необходимая расчетная мощность лежит в пределах [S_min и S_max], которые определяются по формулам:
S_min = K_у( 3 I_0номU_ш + S_p.pасч); (31)

S_max= K_у ( 3KI_0ном U_ш + S_p.pасч); (32)
где K_у = 0,97 ; K = 1,08.
Используя выражения (31) и (32) получим:




СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Марквардт К.Г. "Электроснабжение электрифицированных ж.д." М.: "Транспорт"

2. Справочник по электроснабжению железных дорог. М.: " Транспорт" 1980 г.

3. Справочник по электроснабжению железных дорог под редакцией Марквардта К.Г.

4. Задание на курсовой проект с методическими указаниями "Электроснабжение электрических железных дорог", Москва – 1990.