Электромагнитная совместимость ПГУПС. 1 вариант. Тип подвески

• Название: Тип подвески
• Анкор: Электромагнитная совместимость ПГУПС
• Дата: 20.04.2021
• Размер: 105.58 Kb.
• Имя файла: 1 вариант.docx
• Тип: Документы; #196898

1. 
   Исходные данные
   

Параметры	1
ℓт, км	45
ℓн, км	4
ℓ, км	47
а,м	15
σ , См/м	6* 10-3
Sн тп А, мгВА	40
Sкзтп А, мг ВА	400
Sн тп Б, мг ВА	32
Sкзтп Б, мг ВА	300
Uк,%	13
Тип подвески	ПБСМ-95+МФ-100
rкс, ОМ/км	0,20
xкс, Ом/км	0,45
Число поездов m	3

2. Расчет опасного электромагнитного воздействия

В контрольной работе допускается некоторые упрощения по исходным данным и расчетам;

-рассматривается однопутный участок электрифицированной железной дороги, состоящий из одной фидерной зоны;

-линия связи - воздушная на деревянных опорах;

-ширина сближения постоянна по всей длине сближения (параллельное сближение);

-определяются лишь магнитное, электрическое и результирующее воздействие.

Расчет опасных напряжений производится для двух режимов работы тяговой сети: режим короткого замыкания и вынужденного режима.

Режим короткого замыкания - аварийный режим, при котором контактная сеть замыкается на землю.

Вынужденный режим - режим, при котором одна из тяговых подстанций временно отключена и ее нагрузку принимает одна или две смежные с ней подстанции.
2.1. Расчет опасных напряжений при магнитном воздействии для режима №1

Наводимое опасное напряжение зависит от типа линии, ее длины и расположения относительно земли и железной дороги. Наибольшее напряжение наводится на одном из концов линии при условии заземления ее на противоположном конце. Этот режим первоначально и считается расчетным.
2.1.1. Расчет опасного напряжения в режиме короткого замыкания

Для режима короткого замыкания опасное напряжение U_м, В при параллельном сближении воздушных линий вычисляют по формуле:
,
где ω= 2·π·ƒ - угловая частота влияющего тока, С^-1;

ƒ- частота влияющего тока, Гц;

М - коэффициент взаимной индуктивности между контактной сетью и линией связи, Гн/км;

I_кз- ток короткого замыкания в тяговой сети, А;

S_р - коэффициент экранирующего действия рельсов;

ℓ_э - эквивалентная длина сближения, км.


С достаточной степенью точности М определяется по формуле:
,
где а - ширина сближения между контактной сетью и проводом связи, м;σ– проводимость земли, См/м.


При выполнении расчетов необходимо выявить наибольшую величину опасного напряжения, для чего следует определить токи короткого замыкания от каждой из смежных подстанций. При определении расстояния до места короткого замыкания расчетными точками следует брать дальние от подстанции концы участка ℓ_э.
Ток короткого замыкания в тяговой сети определяется по формуле:
,
где U_н - номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции (27,5 кВ);

S_кз - мощность короткого замыкания на стороне первичного напряжения тяговой подстанции, кВ-А;

S_н - мощность тяговой подстанции, кВ-А;

U_к - напряжение короткого замыкания тягового трансформатора, %;

x_кс - реактивное сопротивление 1 км контактной сети, Ом/км;

r_кс - активное сопротивление 1 км контактной сети, Ом/км;

ℓ_кз - расстояние от подстанции до расчетной точки короткого замыкания, км.

Коэффициент экранирующего действия рельсов S_р в основном зависит от проводимости земли и количества путей. Для однопутного участка при
σ =(1*10^-3…10*10^-3) S_р=0,45...0,50, при σ =(10*10^-3…50*10^-3) S_р=0,50...0,55.



2.1.2. Расчет опасного напряжения в вынужденном режиме работы

Для вынужденного режима работы тяговой сети опасное напряжение U_м, В для заданной линии связи вычисляют по формуле:
,
где k_ф=l,15 - коэффициент формы кривой влияющего тока, который характеризует увеличение индуктированного напряжения вследствие несинусоидальности тока тяговой сети, обусловленный работой выпрямителей электроподвижного состава;

I_экв- эквивалентный влияющий ток при вынужденном режиме работы тяговой сети. Под эквивалентным током подразумевается ток в тяговой сети, одинаковый по всей длине сближения, который индуктирует в проводе связи такое же опасное напряжение, которое возникает при действительном распределении токов в тяговой сети.

Значение эквивалентного тока определяют из выражения:
,
где I_рез - результирующий ток расчетного плеча при вынужденном режиме работы тяговой сети, А;

k_m - коэффициент, характеризующий уменьшение эквивалентного тока по сравнению с результирующим током.


Значение I_рез приближенно определяется по формуле:

где m - количество поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме;

ΔU_кс.max- максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией и наиболее удаленным от нее электровозом. При ℓ_т>30 кмΔU_кс.max=6500 В;

cosφ- коэффициент мощности электровоза., который может быть принят равным 0,8;

ℓ_т - длина фидерной линии, км.



Значение k_m зависит от количества поездов m и взаимного расположения тяговых подстанций и линии связи. Его можно определить из выражения:
,
где ℓ_н,ℓ_э,ℓ_т- расчетные длины, которые берутся из задания, км.

2.1. Расчет опасных напряжений при магнитном воздействии для режима №2

Наводимое опасное напряжение зависит от типа линии, ее длины и расположения относительно земли и железной дороги. Наибольшее напряжение наводится на одном из концов линии при условии заземления ее на противоположном конце. Этот режим первоначально и считается расчетным.
2.1.1. Расчет опасного напряжения в режиме короткого замыкания

Для режима короткого замыкания опасное напряжение U_м, В при параллельном сближении воздушных линий вычисляют по формуле:
,
где ω= 2·π·ƒ - угловая частота влияющего тока, С^-1;

ƒ- частота влияющего тока, Гц;

М - коэффициент взаимной индуктивности между контактной сетью и линией связи, Гн/км;

I_кз- ток короткого замыкания в тяговой сети, А;

S_р - коэффициент экранирующего действия рельсов;

ℓ_э - эквивалентная длина сближения, км.


С достаточной степенью точности М определяется по формуле:
,
где а - ширина сближения между контактной сетью и проводом связи, м;σ– проводимость земли, См/м.


При выполнении расчетов необходимо выявить наибольшую величину опасного напряжения, для чего следует определить токи короткого замыкания от каждой из смежных подстанций. При определении расстояния до места короткого замыкания расчетными точками следует брать дальние от подстанции концы участка ℓ_э.
Ток короткого замыкания в тяговой сети определяется по формуле:
,
где U_н - номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции (27,5 кВ);

S_кз - мощность короткого замыкания на стороне первичного напряжения тяговой подстанции, кВ-А;

S_н - мощность тяговой подстанции, кВ-А;

U_к - напряжение короткого замыкания тягового трансформатора, %;

x_кс - реактивное сопротивление 1 км контактной сети, Ом/км;

r_кс - активное сопротивление 1 км контактной сети, Ом/км;

ℓ_кз - расстояние от подстанции до расчетной точки короткого замыкания, км.

Коэффициент экранирующего действия рельсов S_р в основном зависит от проводимости земли и количества путей. Для однопутного участка при
σ =(1*10^-3…10*10^-3) S_р=0,45...0,50, при σ =(10*10^-3…50*10^-3) S_р=0,50...0,55.



2.1.2. Расчет опасного напряжения в вынужденном режиме работы

Для вынужденного режима работы тяговой сети опасное напряжение U_м, В для заданной линии связи вычисляют по формуле:
,
где k_ф=l,15 - коэффициент формы кривой влияющего тока, который характеризует увеличение индуктированного напряжения вследствие несинусоидальности тока тяговой сети, обусловленный работой выпрямителей электроподвижного состава;

I_экв- эквивалентный влияющий ток при вынужденном режиме работы тяговой сети. Под эквивалентным током подразумевается ток в тяговой сети, одинаковый по всей длине сближения, который индуктирует в проводе связи такое же опасное напряжение, которое возникает при действительном распределении токов в тяговой сети.

Значение эквивалентного тока определяют из выражения:
,
где I_рез - результирующий ток расчетного плеча при вынужденном режиме работы тяговой сети, А;

k_m - коэффициент, характеризующий уменьшение эквивалентного тока по сравнению с результирующим током.


Значение I_рез приближенно определяется по формуле:

где m - количество поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме;

ΔU_кс.max- максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией и наиболее удаленным от нее электровозом. При ℓ_т>30 кмΔU_кс.max=6500 В;

cosφ- коэффициент мощности электровоза., который может быть принят равным 0,8;

ℓ_т - длина фидерной линии, км.



Значение k_m зависит от количества поездов m и взаимного расположения тяговых подстанций и линии связи. Его можно определить из выражения:
,
где ℓ_н,ℓ_э,ℓ_т- расчетные длины, которые берутся из задания, км.


2.2. Расчет опасного напряжения при электрическом воздействии
Расчет опасного напряжения, обусловленного электрическим воздействием, производят только для вынужденного режима работы тяговой сети, когда участок электрической железной дороги, питаемый от одной фазы, имеет наибольшую длину.
Значение опасного напряжения U_э, В определяется по формуле:
,
где U_н=27500 - номинальное напряжение в тяговой сети. В;

k - коэффициент, учитывающий количество проводов, расположенных на опорах контактной сети. При выполнении контрольной

работы этот коэффициент может быть принят равным 0,5;

Н_к - высота подвеса эквивалентного контактного провода относительно головки рельсов. В контрольной работе Нц=7,0;

Н_с - средняя высота подвеса линии связи относительно земли, Ее можно принять равным 6,0 м;

ℓ - полная длина линии связи, ℓ_э и ℓ берутся в км.


2.3. Расчет опасного результирующего напряжения

Провода воздушной линии связи, изолированные от земли,, подвержены как электрическому, так и магнитному воздействию. Результирующее напряжение определяется только для вынужденного режима. С учетом того, что линия связи изолирована от земли, значение результирующего опасного напряжения U_МЭ может быть определено из выражения:
,
где , км.


2.4. Нормы опасных напряжений

Допускаемые опасные напряжения для режима короткого замыкания и вынужденного режима имеют различные значения. Для режима короткого замыкания допустимые напряжения зависят от времени отключения короткого замыкания и конструкции линии.

Для воздушных линии с деревянными опорами:
при t_откл≤0,15 с U_доп=2000 В;

приt_откл≤0,30 с U_доп=1500 В.

Значение допустимого напряжения для вынужденного режима также зависит от конструкции линии. Для воздушной линии на деревянных опорах U_доп=60 В.

Список литературы

1. Бадер М.П. Электромагнитная совместимость. Учебник для вузов железнодорожного транспорта. – М.: ФГБОУ УМЦ, 2002. – 638 с.

2. Жижеленко И.В. Электромагнитная совместимость в электрических сетях / И.В. Жижеленко, М.А. Короткевич – Минск : "Вышэйшая школа", 2012. – 197 с.

3. Шаманов В.И. Электромагнитная совместимость систем железнодорожной автоматики и телемеханики.– М.: УМЦ ЖДТ, 2013. –244 с.

4. Правила оформления отчетов, курсовых и дипломных проектов: учебное пособие / О. Г. Параскевопуло, Ю. Г. Параскевопуло, С. О. Александров. – 2-е изд., перераб. и доп. – СПб. : ПГУПС, 2008. –- 38 с.

5. Ратнер М.П., Могилевский Е.Л. Электроснабжение нетяговыхпотребителей.- М.: Транспорт, 1985.- 295 с.

6. Правила защиты устройств проводной сети электрифицированных железных дорог переменного тока.- М.: Транспорт, 1989.- 134 с.

7. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т.1/ Под ред. К. Г. Марквардта.- М.: Транспорт, 1980.- 256 с.