Электрическая энергия, которая необходима для работы подвижного состава, вырабатывается на различных электростанциях. От электрических станций по трёхфазным ЛЭП высокого напряжения электрическая энергия передаётся к трансформаторным подстанциям, расположенным вдоль электрифицированных железных дорог (тяговым подстанциям). Согласно заданию необходимо спроектировать тяговую подстанцию постоянного тока, присоединённую к системе внешнего энергоснабжения транзитным способом. Важнейшей задачей проектирования является выбор главного понижающего трансформатора, выпрямительного агрегата. Т.к. железная дорога является потребителем первой категории (т.е. перерыв в ее электроснабжении может повлечь за собой опасность для жизни людей, срыв графика движения поездов или причинить ущерб железнодорожному транспорту и народному хозяйству в целом), принимаем два выпрямительных агрегата и понижающих трансформатора, из которых один является резервным. В выпрямительных установках используют кремниевые полупроводниковые вентили, соединенные в двенадцатипульсовую схему выпрямления последовательного типа.
Необходимое число выпрямителей определяется по следующей формуле:
(1)
где средний ток подстанции, А;
номинальный ток выпрямителя.
Следовательно принимаем число рабочих выпрямителей равное 1.
Согласно расчетам составляем таблицу параметров выпрямительного агрегата.
Таблица 1
Параметры выпрямительного агрегата.
Тип выпрямителя | Номинальный выпрямленный ток, А | Номинальное выпрямленное напряжение, В | Тип вентилей | Число вентилей, соединённых | Общее кол. вентилей | |
последовательно | параллельно | |||||
В-ТПЕД-3150-3,3К-21-У1 | 3150 | 3300 | ДЛ153-2000-20 | 2 | 2 | 48 |
Схема выпрямления двенадцати пульсовая последовательного типа.
Для выбранного преобразователя подобран тяговый трансформатор ТРДП–12500/10Ж-У1, параметры которого приведены в табл. 2.
Таблица 2
Тип трансформатора | Номинальная мощность, МВА | Напряжение сетевой обмотки, кВ | Схема и группа соединения обмоток | Схема выпрямления преобразователя | Номинальное фазное напряжение вентильной обмотки, В | Потери, кВт | Ixx, % | Uk, % | Масса, т | Номинальное напряжение преобразователя, кВ | Номинальный ток преобразователя, кА | |
DPx, кВт | DPк, кВт | |||||||||||
ТРДП-12500/10Ж-У1 | 11,4 | 10 | m=12 послед. | 755 | 16 | 71,5 | 0,9 | 7,5 | 22,5 | 3,3 | 3,2 |
Параметры тягового трансформатора
Максимальная расчётная мощность, на основании которой выбирается тип главного понижающего трансформатора, определяется по формуле:
(2)
где ST –мощность тяговой нагрузки, кВА;
SСН –мощность трансформатора собственных нужд; Задано 400 кВА;
kР – коэффициент, учитывающий равномерность наступления максимумов тяговой и не тяговой нагрузки; принимаем 0,96.
Мощность тяговой нагрузки определяется следующим образом:
; (3)
ST =3300·2900=9570 (кВА).
Тогда расчетная мощность равна:
(кВА).
По справочным данным производим выбор главного понижающего трансформатора, основываясь на условии выбора, которое приводится ниже.
Условие выбора:
Согласно этому условию выбираем трансформатор типа ТДН-16000/110.
Электрические характеристики этого трансформатора приведены в табл.3.
Таблица 3
Электрические характеристики трансформатора
ТИП | Номинальная мощность, МВА | Напряжение обмоток | Ixx, % | Uk, % | |||
DPx, кВт | DPк, кВт | ВН-СН | ВН-НН | СН-НН | |||
ТДН - 16000/110 | 16 | 18 | 85 | 0,9 | – | 10,5 | – |
По номинальной мощности собственных нужд Sн.тсн=400 кВА выбирается трансформатор собственных нужд типа ТС-400-10/0,4. Его характеристики приведены в табл. 4.
Таблица 4
Электрические характеристики трансформатора собственных нужд
Номинальная мощность, кВА | Напряжение обмоток, кВ | Потери, кВт | Напряжение КЗ, % | Ток ХХ, % | |||
400 | ВН | НН | ХХ | КЗ | 6 | 2,3/3,68 | |
10 | 0,4 | Уровень А | Уровень Б | 3,70 | |||
0,66 | 0,78/1,05 |