диплом. Федотов М.А. Дипломный проект тема Реконструкция распределительного устройства 3,3 кВ с выбором схемы вольтодобавочного устройства
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВО УрГУПС) ОТЗЫВ О выпускной квалификационной работе студента факультетаИЗО Специальности 23.05.05 Системы обеспечения движения поездов (Код, наименование) __________________Федотова Максима Алексеевича____________________ (Фамилия, имя, отчество) Руководитель д.т.н., доцент Низов Анатолий Семенович (ученая степень, ученое звание, должность, фамилия, имя, отчество) Тема ВКР: _ Реконструкция распределительного устройства 3,3 кВ тяговой подстанции с выбором схемы вольтодобавочного устройства Соответствие содержания ВКР заданию Представленный на отзыв дипломный проект по своему содержанию в полной мере соответствует заданию Характеристика проделанной работы по всем ее разделам Выполнен проверочный расчет транзитной тяговой подстанции постоянного тока: рассчитаны токи короткого замыкания на шинах РУ-10, 3,3 кВ и определены максимальные рабочие токи. Предложена замена 6-пульсовых выпрямительных преобразователей ПВЭ-5 с тяговыми трансформаторами ТДП-16000/10ЖУ на 12-пульсовые выпрямительные преобразователи В-ТПЕД-3,15к-3,3 в комплекте с тяговыми трансформаторами ТРСЗП-12500 /10УХЛ1 замена быстродействующих выключателей ВАБ-43 и ВАБ-28 на ВАБ 206-4000/30-К-УХЛ4 и ВАБ 206-4000/30-Л-УХЛ4. Разработана технологическая карта на вывод в ремонт вновь устанавливаемого выпрямительного преобразователя. Экономическая эффективность при замене шестипульсового выпрямителя на двенадцатипульсовый выпрямитель. Полнота раскрытия темы _Тема согласно заданию на ВКР раскрыта полностью_______________________________________ Теоретический уровень и практическая значимость ВКР Расчеты и исследование показало, что замена 6-пульсового вырямительного преобразователя на 12-пульсовый выпрямительный преобразователь может быть произведена на тяговой подстанции постоянного тока. Материалы данной работы могут быть использованы при реконструкции тяговых подстанций________________________________________________________ Степень самостоятельности и творческой инициативы студента-дипломника, его деловые качества _Во время работы над дипломным проектом студент проявил самостоятельность, хорошие знания оборудования и методики их выбора ___________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Качество оформления ВКР _ Работа написана грамотным научным языком. Оформление соответствует СТО УрГУПС 2.3.5 – 2016г. Замечаний по оформлению к данной работе нет._____________________________ __ ___________________________________________________________________ Возможность допуска студента-дипломника к защите ВКР и рекомендуемая оценка Считаю, студент может быть допущен к защите ВКР, работа над дипломным проектом заслуживает оценки «ХОРОШО», а ее автор квалификации инженера______________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________ Дата __________________ ___________________________ (подпись) ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уральский государственный университет путей сообщения» (ФГБОУ ВО УрГУПС) РЕЦЕНЗИЯ О дипломном проекте студента факультета ИЗО__________________________ Специальности 23.05.05 Системы обеспечения движения поездов____________ (Код, наименование) ___________________Федотова Максима Алексеевича___________________ (Фамилия, имя, отчество) Рецензент Заместитель начальника Пермской дистанции_лектроснабжения Свердловской ж.д. Котов Анатолий Николаевич________ (ученая степень, ученое звание, должность, место работы, фамилия, имя, отчество) Тема дипломного проекта: Реконструкция распределительного устройства 3,3 кВ с выбором схемы вольтодобавочного устройства Дипломный проект посвящен в дипломном проекте рассмотрена замена шестипульсового выпрямителя на двенадцатипульсовый выпрямитель (актуальность и социально-экономическая значимость темы) Основные результаты _ Представленный на рецензию дипломный проект по своему содержанию в полной мере соответствует заданию. Рассмотрены этапы реализации двенадцатипульсовых выпрямителей. Составлены схемы. Произведен расчет экономического эффекта от внедрения двенадцатипульсовых выпрямителей. Рассмотрена безопасность производства работ при выводе в ремонт выпрямителя. Новизна и оригинальность идей, положенных в основу работы, а также методы ее выполнения Реконструкция распределительного устройства 3,3 кВ, с выбором схемы вольтодобавочного устройства Практическая значимость работы Расчеты и исследование показало, что внедрение двенадцатипульсовой схемы выпрямления приводит к уменьшению потерь электрической энергии_____________________________ (возможность внедрения результатов работы в практику, ожидаемый эффект) Анализ обоснованности выводов и предложений Материалы внедрения двенадцатипульсовой схемы могут быть использованы при реконструкции распределительного устройства 3,3 кВ. Качество оформления Работа написана грамотным научным языком. Оформление соответствует СТО УрГУПС 2.3.5 – 2016 г. Замечаний по оформлению к данной работе нет.______________________________________ ____________________________________________________________________ Недостатки работы (замечания) _в дипломном проекте отсутствуют. Изложенное позволяет считать, что рецензируемый дипломный проект Студента Федотова Максима Алексеевича заслуживает оценки «хорошо». Дата ___________________ _________________ (подпись) МП СОДЕРЖАНИЕ Исходные данные. 24 Введение 11 1 Усиление тяговых подстанций для пропуска тяжеловесных поездов на участке у-ш. 13 1.1 План усиления устройств электроснабжения тяговой подстанции 13 1.2 Проверочный расчет транзитной тяговой подстанции постоянного тока 14 1.3 Расчет трансформаторной мощности тяговой подстанции 14 1.4 Расчет токов короткого замыкания на шинах ру 20 1.5 Расчет максимальных рабочих токов 26 2 Проверка и выбор оборудования тяговой подстанции подлежащей реконструкции 31 2.1 Проверочный расчет токоведущих частей (проводников) 31 2.2 Проверочный расчет изоляторов 37 2.3 Проверочный расчет коммутационной аппаратуры 39 2.4 Проверочный расчет разъединителей 42 2.5 Проверочный расчет предохранителей 42 2.6 Проверка измерительных трансформаторов 43 2.7 Выбор устройств защиты от перенапряжений 45 2.8 Выбор сглаживающего устройства 45 3 Реконструкция транзитной тяговой подстанции с внедрением схемы вольтодобавочного устройства 46 3.1 Техническая характеристика тяговой подстанции до модернизации 46 3.2 Техническая характеристика тяговой подстанции после модернизации 46 3.3 Анализ характеристик и энергетических параметров выпрямительных преобразователей 47 3.4 Регулирование выпрямленного напряжения на шинах 3,3 кв с применением вольтодобавочного устройства 52 4 Расчет экономической эффективности от замены шестипульсового выпрямительного преобразователя на двенадцатипульсовый 56 4.1 Затраты на демонтаж шестипульсового выпрямителя и монтаж двенадцатипульсового 56 4.2 Снижение эксплуатационных расходов за счет увеличения коэффициента мощности 57 4.3 Снижение эксплуатационных расходов за счет снижения потерь активной энергии впреобразователе 59 4.4 Расчет капитальных затрат на модернизацию шестипульсовых выпрямительных преобразователей 62 4.5 Расчет показателей экономической эффективности внедрения 12-пульсовых выпрямительных преобразователей 65 4.6 Выводы по разделу 66 5 Безопасность жизнедеятельности 68 5.1 Безопасность производства работ в электроустановках тяговых подстанций электрифицированных дорог 68 5.2 Организационно технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работ при выводе в ремонт выпрямителя. 71 5.3 Экспертиза технологического процесса проекта 72 5.4 Выводы по разделу 76 Заключение 78 Список использованных источников ..80 ПРИЛОЖЕНИЕ А- Структурная схема расчетной тяговой подстанции………81 ПРИЛОЖЕНИЕ Б- Электрические параметры трансформаторов………….….82 ПРИЛОЖЕНИЕ В- Технические характеристики выпрямителей………….....83 ПРИЛОЖЕНИЕ Г- Расчетная схема и схема замещения транзитной тяговой подстанции Ш………………………………………………………………………85 ПРИЛОЖЕНИЕ Д- Схема сглаживающего устройства РУ-3,3 Кв…………....88 ПРИЛОЖЕНИЕ Е- Техническое сравнение характеристик выпрямителей.….89 ПРИЛОЖЕНИЕ Ж- Модуль вольтодобавочного устройства (ВДУ)………….92 ВВЕДЕНИЕ Электрификация железнодорожного транспорта позволила снизить расходы на эксплуатацию и повысить эффективность полезного действия подвижного состава. Поэтому бесперебойная передача электроэнергии потребителям является одной из главных задач электрификации железных дорог. Распределять электроэнергию между потребителями позволяют тяговые и трансформаторные подстанции. Они обеспечивают питание тяговых и нетяговых потребителей разного уровня напряжения и системы тока, являясь основным элементом электрификации. К оборудованию тяговых подстанций (ТП) предъявляются повышенные требования. Оно проходит тщательные проверки на всех этапах своего жизненного цикла. Оборудование тяговой подстанции дублируется, чтобы обеспечить резерв и непрерывное питание в случае отказа какого-то элемента. Однако, оборудование тяговых подстанций, находящееся в эксплуатации несколько десятков лет, уже выработало свой ресурс, устарело не только физически, но и морально. Исправить ситуацию можно путем поиска наиболее оптимальных электрических схем (реконструкция). Все эти мероприятия приводят к увеличению скорости движения и массы поездов, к повышению объема перевозок, соблюдению графика движения поездов, сроков поставки грузов и соответственно увеличению качества производимой продукции компанией ОАО «РЖД». Цель дипломной работы – спроектировать усиление тяговой подстанции для пропуска тяжеловесных поездов на участке У-Ш. В данном дипломном проекте поставлены следующие задачи: Предложить план усиления устройств электроснабжения для увеличения пропускной способности за счет максимального применения веса поезда. Выполнить реконструкцию закрытой части транзитной тяговой подстанции Ш распределительного устройства 3,3 кВ с внедрением нового оборудования. Разработать схему главных электрических соединений после замены выпрямительных преобразователей с шестипульсовой мостовой схемой выпрямления на выпрямительные преобразователи с двенадцатипульсовой схемой выпрямления. Рассмотреть подключения схемы вольтодобавочного устройства. Регулирование выпрямленного напряжения на шинах 3,3 кВ с применением вольтодобавочного устройства. Технические характеристики вольтодобавочного устройства с трансформатором ТРСЗП-2500/10 УХЛ1, с выпрямительным устройством ТПЕД-3,15к-3,3к. Рассчитать экономическую эффективность от замены шестипульсового выпрямительного преобразователя ПВЭ-5 на двенадцатипульсовый В-ТПЕД-Ж-3,15к-3,3к. Произвести оценку на соответствие модернизируемой тяговой подстанции требованиям безопасности и экологичности, а также разработать технологическую карту вывода в ремонт выпрямителя. 1 Усиление тяговых подстанций для пропуска тяжеловесных поездов на участке У-Ш Увеличивающийся объем перевозок по железным дорогам диктует необходимость наращивания их провозной способности. Для этого осуществляются мероприятия по увеличению скоростей движения и весовых норм поездов, создаются новые электровозы большей мощности, изыскиваются способы усиления электроснабжения тяги постоянного тока. Нередко провозную способность поездов при увеличении их массы ограничивают устройства электроснабжения. Именно поэтому совершенствование и усиление системы тягового электроснабжения играет такую важную роль в данном вопросе. Наиболее распространенными и эффективными методами решения задачи усиления являются: строительство пунктов параллельного соединения, применение мощных двенадцатипульсовых преобразовательных агрегатов, увеличение сечения контактной подвески и введение устройств регулирования напряжения на тяговых подстанциях типа ВДУ, состоящих из преобразовательных трансформаторов, управляемых реакторов и шкафов автоматического регулирования напряжения. 1.1 План усиления устройств электроснабжения тяговой подстанции В условиях необходимости усиления электрооборудования на ТП, и предотвращения ограничений по напряжению и токовым нагрузкам в контактной сети постоянного тока, используется оборудования стабилизации выпрямленного напряжения. Методы, с помощью которых этого можно достичь следующие: увеличить напряжение в контактной сети, это в свою очередь приведет к возрастанию напряжения холостого хода вентильных выпрямителей с помощью переключения числа витков силовых и тяговых трансформаторов [1]; установка двенадцатипульсовых преобразовательных агрегатов вместо шестипульсовых. Обеспечить надежную и стабильную работу подстанции Ш произведем замену устаревшего оборудования. План замены оборудования участка У-Ш приведен в таблице 1.1. Таблица 1.1 – План замены оборудования участка У-Ш
1.2 Проверочный расчет транзитной тяговой подстанции постоянного тока Исходные данные. Таблица 1.2 – Технические характеристики для расчета транзитной тяговой Подстанции Ш
Таблица 1.3 – Нагрузки по фидерам нетяговых потребителей РУ-10 кВ
Построим структурную схему [2] транзитной тяговой подстанции постоянного тока до ее модернизации. На ней покажем ввода питающих линий электропередач (ЛЭП), распределительные устройства (РУ), головные трансформаторы, преобразовательные трансформаторы и преобразователи, трансформаторы собственных нужд (ТСН), фидеры контактной сети (ФКС), нетяговых потребителей (НТП), а так же укажем значения мощности на тягу поездов Ртяги. Структурная схема расчетной транзитной тяговой подстанции приведена на рисунке А.1. 1.3 Расчет трансформаторной мощности тяговой подстанции Расчетная трансформаторная мощность тяговой подстанции постоянного тока для совместного питания тяговой нагрузки и нетяговых потребителей [3] рассчитывается по выражению  (1.1)
Трансформаторная мощность находится по выражению  (1.2)
Значение трансформаторной мощности для питания тяговой нагрузки определяется по выражению  (1.3)
Мощность, требуемая для питания нетяговых потребителей РУ-10 кВ, находится по формуле  (1.4)
Трансформаторная мощность, требуемая для питания нетяговой нагрузки по одному из фидеров j-го напряжения, рассчитывается по выражению  (1.5)
Расчетный максимум нетяговой нагрузки одного фидера определим по следующим выражениям и в расчетах используем наибольшее значение   (1.6) (1.7)
Зная величину установленной мощности РУ и величину коэффициента спроса kс найдем максимальную мощность, потребляемую каждым нетяговым потребителям по рассматриваемому фидеру  (1.8)
Коэффициент заполнения суточного графика нетяговой нагрузки фидера рассчитывается по формуле  (1.9)
По формуле (1.3) найдем значение трансформаторной мощности для питания тяговой нагрузки  По выражениям (1.5) - (1.9) произведем вычисления мощности на фидерах нетяговой нагрузки для РУ-10 кВ. Фидер 1 НТП   Максимальная нагрузка   Далее в вычислениях используем наибольшее значение максимальной нагрузки, равное 235,32 кВА   Аналогично вычисляем значения для остальных фидеров. Результаты расчетов заносим в таблицу 1.4. Таблица 1.4 – Результаты вычислений мощности фидеров НТП
По выражению (1.4) вычислим мощность, требуемую для питания нетяговых потребителей РУ-10 кВ  Трансформаторная мощность тяговой подстанции исходя из выражения (1.2) определяется  Поскольку на модернизируемой тяговой подстанции нет РУ - 35кВ, при вычислении общей трансформаторной мощности по выражению (1.1) выполнять операцию умножения на коэффициент, предусматривающий разновременность наступления максимумов нагрузок kp, не требуется, следовательно, общая трансформаторная мощность  |
