ЭМС курсовая работа. Курсовой ЭМС 09.11. Курсовой проект по дисциплине Электромагнитная совместимость и средства защиты на тему Расчет электромагнитных влияний однопутного участка переменного тока на смежную воздушную линию
 Скачать 1.93 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский государственный университет путей сообщения» Забайкальский институт железнодорожного транспорта - филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Иркутский государственный университет путей сообщения» (ЗабИЖТ ИрГУПС) Факультет очного обучения Кафедра «Электроснабжение» К ЗАЩИТЕ ДОПУСКАЮ ст. преподаватель Осипова В. Э «___»_________2020 г._________ Курсовой проект по дисциплине «Электромагнитная совместимость и средства защиты» на тему: «Расчет электромагнитных влияний однопутного участка переменного тока на смежную воздушную линию» КП.510610.23.05.05.123-2020.ПЗ
Чита 2020 Аннотация Курсовой проект содержит 37 страниц, 6 таблиц, 2 приложения, 7 источников. КОНТАКТНАЯ СЕТЬ, ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ, ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ И МЕШАЮЩЕЕ ВЛИЯНИЯ, ПОСТОЯННАЯ ШИРИНА СБЛИЖЕНИЯ, СМЕЖНАЯ ВОЗДУШНАЯ ЛИНИЯ, ТОК КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ, ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ВЛИЯЮЩИЙ ТОК. Объектом исследования является воздушная линия, проходящая параллельно с однопутным участком, электрифицированным по системе 1х25 кВ и 2x25 кВ. Цель курсового проекта - исследование наводимых в смежной воздушной линии опасных напряжений при коротком замыкании и вынужденном режиме в тяговой сети. В данном курсовом проекте проводятся расчеты электрического и магнитного влияний однопутного участка переменного тока, электрифицированного по системе 1х25 кВ и 2x25 кВ, на смежную воздушную линию. При расчете допускаются некоторые упрощения, связанные с рассмотрением одной фидерной зоны при постоянной ширине сближения, а также предполагается и упрощенный расчет мешающих влияний. Результаты расчетов оформлены в виде пояснительной записки, которая содержит: перечень расчетных заданий; исходные данные по варианту расчета; расчетные схемы по пунктам расчетов опасных и мешающих влияний; расчеты и выводы по ним. Содержание Введение 6 Задание на курсовой проект 7 2 Исходные данные 9 3 Расчёт системы 1х25 кВ 12 3.1 Составление расчетной схемы системы. Выбор точек короткого замыкания 12 3.2 Расчет токов короткого замыкания системы 1х25 кВ 13 3.3 Определение эквивалентного влияющего тока при системе 1х25 кВ 14 3.4 Определение опасных напряжений при системе 1х25 кВ 15 3.5 Определение необходимого расстояния между линией связи и электрифицированной железной дорогой системы 1x25 кВ 18 3.6 Расчет напряжения мешающего влияния при системе 1x25 кВ 19 4 Расчет системы 2x25 кВ 24 4.1 Выбор расчетных точек короткого замыкания для системы 2x25 кВ 24 4.2 Расчет токов короткого замыкания системы 2x25 кВ 25 4.3 Определение эквивалентного влияющего тока при системе 2x25 кВ 25 4.4 Определение опасных напряжений при системе 2x25 кВ 26 4.5 Определение необходимого расстояния между линией связи и электрифицированной железной дорогой системы 2x25 кВ 31 4.6 Расчет напряжения мешающего влияния при системе 2x25 кВ 32 Заключение 36 Список использованной литературы 37 Приложение А Приложение Б Нормативные ссылки В настоящей работе использованы ссылки на следующие стандарты (нормативные документы): ГОСТ Р 50414-92 Совместимость технических средств электромагнитная. Оборудование для испытаний. Камеры экранированные. Классы, основные параметры, технические требования и методы испытаний. ГОСТ Р 50648-94 (МЭК 1000-4-8-93) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к магнитным полям промышленной частоты. Технические требования и методы испытаний. ГОСТ Р 51317.4.6-99 (МЭК 61000-4-6-96) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к кондуктивным помехам, наведенным радиочастотными электромагнитными полями. Требования и методы испытаний ГОСТ Р 51317.4.12-99 (МЭК 61000-4-12-97) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к колебательным затухающим помехам. Требования и методы испытаний ГОСТ Р 51317.6.5-2006 (МЭК 61000-6-5: 2001) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электромагнитным помехам технических средств, применяемых в зонах электростанций и электрических подстанций. Требования и методы испытаний. ГОСТ Р 51700-2000 Совместимость технических средств электромагнитная. Технические средства, подключаемые к симметричным линиям. Параметры асимметрии относительно земли. Обозначения и сокращения ТП – тяговая подстанция; КЗ – короткое замыкание; КС – контактная сеть; КП – контактный провод; НТ – несущий трос; ПП – питающий провод; ВЛ – воздушная линия; СТЭ – система тягового электроснабжения. Введение С точки зрения электроснабжения железнодорожного транспорта «Электромагнитная совместимость» – это, прежде всего, взаимные влияния друг на друга контактных сетей соседних путей многопутных участков, влияние тяговой сети на смежные линии низкого напряжения, линии связи и на любые протяженные проводящие объекты, расположенные вблизи электрифицированной железной дороги. Создаваемые тяговыми сетями и высоковольтными цепями автобло-кировки и продольного электроснабжения электромагнитные поля наводят напряжения и токи в обесточенных сетях или сетях более низкого напряжения, которые могут быть опасными для людей или производить разрушения аппаратуры, а также нарушать нормальную работу устройств электроснабжения. В данном курсовом проекте производятся расчеты электрического и магнитного влияний однопутного участка переменного тока, электрифицированного по системе 1х25 кВ или по системе 2х25 кВ, на смежную воздушную линию и расчеты мешающего влияния. При расчете допускаются некоторые упрощения, связанные с рассмотрением одной фидерной зоны при постоянной ширине сближения, а также предполагается и упрощенный расчет мешающих влияний. Дополнительно предусмотрено проведение параллельных расчетов на персональном компьютере с применением программного комплекса «КОРТЭС». Результаты расчетов должны оформляются в виде пояснительной записки, которая содержит: перечень расчетных заданий; исходные данные по варианту расчета; расчетные схемы по пунктам расчетов опасных и мешающих влияний; собственно расчеты и выводы по ним. 1 Задание на курсовой проект Для участка однопутной железной дороги, электрифицированной на переменном токе по системе 1х25 кВ или по системе 2х25 кВ и расположенной параллельно ей двухпроводной воздушной линии связи, необходимо выполнить следующее: 1. В соответствии с вариантом расчета изобразить расчетную схему для расчета опасных влияний. 2. Определиться с расчетными точками для расчета тока короткого замыкания и влияния его на смежную линию. 3. С помощью программного комплекса «КОРТЭС» подготовить рас-четную схему и рассчитать по ней сопротивление тяговой сети. 4. Рассчитать токи короткого замыкания и вынужденного режима, используя сопротивление тяговой сети. 5. Определить величину эквивалентного влияющего тока вынужденного режима. 6. Рассчитать наводимые в смежной воздушной линии опасные напряжения при коротком замыкании в тяговой сети и при вынужденном режиме. Расчеты провести в предположении заземления удаленного конца провода связи, а для вынужденного режима дополнительно рассчитать наводимые напряжения при изолированном от земли проводе. 7. Определить необходимое увеличение расстояния между линией связи и электрифицированной железной дорогой, при котором опасные влияния на линию связи не будут превышать нормированных значений. 8. Рассчитать напряжение мешающего влияния на воздушную линию. Расчет проводить для случая расположения двухсекционного электровоза с суммарным потребляемым током 300 А возле отключенного поста секционирования в середине фидерной зоны. 9. Составить чертеж формата А3, где представить расчетные схемы с изображением в примерном масштабе взаимного расположения по длине сближения линии связи и тяговых подстанций, а также сравнительные графики и гистограммы основных расчетных величин полученных при расчетах. По пунктам 6, 7 и 8 необходимо сделать соответствующие выводы. Сравнить результаты расчетов с допустимыми значениями опасных и мешающих напряжений. 2 Исходные данные Две последние цифры учебного шифра – 23. Исходные данные взяты из [1]. Расчетные схемы для расчета опасных влияний тяговой сети системы 1х25 кВ и 2х25 кВ приведены на рис. 1 и рис. 2 соответственно.  Рисунок 1- Схема для расчета опасных влияний тяговой сети системы 1х25 кВ  Рисунок 2- Схема для расчета опасных влияний тяговой сети системы 2х25 кВ Исходные данные представлены в таблицах 1-4 в соответствии с последней и предпоследней цифрой учебного шифра. Таблица 1. Исходные данные расстояний между различными устройствами на электрифицируемом участке по системе 25 кВ
Таблица 2. Исходные данные расстояний между различными устройствами на электрифицируемом участке по системе 2х25 кВ
Таблица 3. Параметры энергосистемы
Таблица 4. Данные по типу контактной подвески для системы 1х25 кВ и 2х25 кВ
Обозначения в табл. 1-4 в соответствии с рис. 1 и рис. 2: α – ширина сближения, м; с – высота подвеса проводов воздушной линии связи, м; S1КЗ, S2КЗ, S1Н, S2Н – мощности короткого замыкания и мощности трансформаторов подстанций 1 и 2, МВА; m – число поездов на участке при вынужденном режиме работы тяговой сети, шт; σ – удельная проводимость земли, См/м. 3 Расчёт системы 1х25 кВ 3.1 Составление расчетной схемы выбор точек короткого замыкания Составляется расчетная схема для определения опасных влияний системы 25 кВ. При этом масштаб взаимного расположения по длине сближения линии связи и тяговых подстанций принимается в соответствии с исходными данными. Расчетными точками при определении токов короткого замыкания являются концы участка Lэ [1]. Эти точки отмечаются на расчетной схеме. Величина Lэ определяется по выражению:  (3.1)где Lн – расстояние от ТП до зоны магнитного влияния, км; Lт – длина плеча питания тяговой сети, при работе её в вынужденном режиме, км.  Расчетная схема отображена на рисунке 3. Также расчетная схема для системы 1х25 кВ отображена в приложении А.  Рисунок 3- Расчетная схема для определения опасных влияний системы 1х25 кВ Как видно из рисунка 3, расстояния от точек КЗ до соответствующей ТП: Lкз1 =Lт = 45 км, Lкз2 =Lэ = 35 км Расстояние от середины зоны влияния до конца провода связи L0 находится по выражению:  (3.2)где L – длина провода связи, км; L0 – расстояние от середины зоны влияния до конца провода связи, км.  В программе «КОРТЭС», согласно указаниям [1], рассчитывается сопротивление тяговой сети. Результаты расчета:  Рисунок 4- Расчёт сопротивления тяговой сети в программе «КОРТЕС» х0=0,423 Ом/км, r0=0,134 Ом/км 3.2 Расчет токов короткого замыкания системы 1х25 кВ Ток двухфазного короткого замыкания 2 определяется по формуле:  (3.3)где Sкз – мощность короткого замыкания на стороне первичного напряжения тяговой подстанции, ВА; Sн – мощность тяговой подстанции, ВА; Uн – номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции, В; uк – напряжение короткого замыкания тягового трансформатора, %, которое берется из базы данных трансформаторов программы «Кортэс»; r0, x0 – активное и реактивное сопротивления 1 км тяговой сети, Ом/км; Lкз – расстояние от подстанции до места короткого замыкания, км. а) для КЗ 1  б) для КЗ 2.  3.3 Определение эквивалентного влияющего тока при системе 1х25 кВ Под эквивалентным влияющим током подразумевается ток, одинаковый на всем участке сближения, который наводит в смежной линии связи такое же опасное напряжение, какое возникает при действительном (ступенчатом) распределении токов в контактной сети 2, его величина определяется по формуле:  , (3.4)где Iрез – результирующий ток расчетного плеча питания при вынужденном режиме работы тяговой сети, А; Km – коэффициент, характеризующий уменьшение эквивалентного тока по сравнению с результирующим в зависимости от количества поездов m, одновременно находящихся в пределах расчетного плеча питания при вынужденном режиме. Результирующий ток находится 2 по формуле:  (3.5)где ΔUкс. макс – максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией и наиболее удаленным от нее электровозом, равная 6500 В; cosφ – коэффициент мощности электровоза, равный 0,8. Коэффициент Km находится по выражению:  (3.6)где Lн, Lэ, Lт – расстояния, соответствующие рисунку 3. Входящая в формулу (3.5) величина sinφ находится по выражению:  (3.7)Cначала находится коэффициент Km по выражению (3.6):  sinφ находится по выражению (3.7):  Результирующий ток находится по формуле (3.5):  Величина эквивалентного влияющего тока определяется по формуле (3.4):  3.4 Определение опасных напряжений при системе 1х25 кВ Опасные напряжения на одном из концов провода расчетного участка цепи, обусловленные магнитным влиянием, рассчитывают при условии заземления его на противоположном конце для двух режимов работы тяговой сети: короткого замыкания и вынужденном. Для режима короткого замыкания и параллельном сближении в курсовом проекте, наводимое напряжение UM вычисляется 2 по формуле:  (3.8)а для вынужденного режима – по формуле:  (3.9)где ω – угловая частота влияющего тока, равная 314 рад/с; М – взаимная индуктивность между контактной подвеской и проводом связи, Гн/км; Кф – коэффициент, характеризующий увеличение индуцированного напряжения вследствие несинусоидальности тока тяговой сети, обусловленной работой выпрямительных устройств электровозов, который можно принять равным 1,15; Sр – коэффициент экранизирующего действия рельсов, значение которого в курсовом проекте следует брать равным 0,5 при удельной проводимости земли 0,01-0,05 См/м; 0,6 при 0,06-0,1 См/м Взаимную индуктивность М, Гн/км можно найти 2 по выражению:  (3.10)где α – ширина сближения между контактным проводом и проводом связи, м; σ – удельная проводимость земли, См/м; f – частота влияющего тока, Гц. При изолированном от земли проводе связи на нем наводится дополнительное напряжение за счет электрического влияния, которое рассчитывается 2 по формуле:  (3.11)где k – коэффициент, учитывающий количество влияющих проводов, расположенных на опорах тяговой сети, который для однопутного участка и двух проводов контактной подвески равен 0,4; b,c – высоты подвеса провода, эквивалентного контактной подвеске и провода связи над землей, высоту b можно принять равной 6,5 м Результирующее напряжение влияния на изолированный от земли провод определяется суммированием напряжений электрического и магнитного влияний 1 по формуле:  (3.12)Сравнение рассчитанных наведенных напряжений с допустимыми напряжениями в случае вынужденного режима следует проводить для заземленного на конце провода связи. Находится взаимная индуктивность по выражению (3.10)  Наводимые напряжения вычисляются по формулам (3.8) и (3.9) для режима короткого замыкания: а) для КЗ 1 |