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

1 2 3 4 5 6 7

ОБРАЗЕЦ

КУРСОВОГО ПРОЕКТА

по дисциплине: «ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЮ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ»

«Выбор параметров системы тягового электроснабжения»

ФТС 190901 КП 0942036 ПЗ

Красноярск 2012

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Пояснительная записка

Разраб.

Копич М.И.

Провер.

Авдеёнок Н.И.

Н. Контр.

Утверд.

«Выбор параметров системы тягового электроснабжения»

Лит.

Листов

Гр.ЭНС-09-1

ВВЕДЕНИЕ

Вся совокупность устройств, начиная от генератора электростанции и кончая тяговой сетью, составляет систему элетроснабжения электрифицированных железных дорог. От этой системы питаются электрической энергией, помимо собственно электрической тяги (электровозы и электропоезда), также все нетяговые железнодорожные потребители и потребители прилегающих районов. Поэтому электрификация железных дорог решает не только транспортную проблему, но и способствует решению важнейшей народохозяйственной проблемы – электрификации всей страны.

Главные преимущества электрической тяги перед автономной (имеющей генераторы энергии на самом локомотиве) определяются централизованным элекроснабжением и сводятся к следующему:

1. Производство электрической энергии на крупных электростанциях приводит, как всякое массовое производство, к уменьшению её стоимости, увеличению их к.п.д. и снижению расхода топлива.

2. На электростанциях могут использоваться любые виды топлива и, в частности, малокалорийные – нетранспортабельные (затраты на транспортировку которых не оправдываются). Электростанции могут сооружаться непосредственно у места добычи топлива, вследствие чего отпадает необходимость в его транспортировке.

3. Для электрической тяги может использоваться гидроэнергия и энергия атомных электростанций.

4. При электрической тяге возможна рекуперация (возврат) энергии при электрическом торможении.

5. При централизованном элетроснабжении потребная для электрической тяги мощность практически не ограничена. Это даёт возможность в отдельные периоды потреблять такие мощности, которые невозможно обеспечить на автономных локомотивах, что позволяет реализовать, например, значительно большие скорости движения на тяжелых подъёмах при больших весах поездов.

6. Электрический локомотив (электровоз или элктровагон) в отличие от автономных локомотивов не имеет собственных генераторов энергии. Поэтому он дешевле и надёжнее автономного локомотива.

7. На электрическом локомотиве нет частей, работающих при высоких температурах и с возвратно-поступательным движением (как на паровозе, тепловозе, газотурбовозе), что определяет уменьшение расходов на ремонт локомотива.

Преимущества электрической тяги, создаваемые централизованным электроснабжением, для своей реализации требуют сооружения специальной системы электроснабжения, затраты на которую, как правило значительно превышают затраты на электро

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

подвижной состав. Надёжность работы электрифицированных дорог зависит от надёжности работы системы электроснабжения. Поэтому вопросы надёжности и экономичности работы системы электроснабжения существенно влияют на надёжность и экономичность всей железной дороги в целом.

Реферат

ТЯГОВЫЙ ТРАНСФОРМАТОР, КОМПЕНСАЦИЯ, КОНТАКТНАЯ СЕТЬ, МОЩНОСТЬ, ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СЕЧЕНИЕ, СТОИМОСТЬ, ГОДОВЫЕ ПОТЕРИ, НАГРЕВ, ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕ, ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ, ПОСТ СЕКЦИОНИРОВАНИЯ.

В данном курсовом проекте произведён расчёт системы электроснабжения электрической железной дороги, а именно 2-х путного участка, электрифицированного на одн

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

офазном токе промышленной частоты. Определена мощность и количество тяговых трансформаторов одной ТП, определено экономическое сечение проводов контактной сети, рассчитаны годовые потери в контактной сети, для раздельной и узловой схемы, произведен технико-экономический расчет для сравнения схем, произведен расчет среднего уровня напряжения в контактной сети, а также рассчитано реактивное электропотребление расчетной тяговой подстанции, мощность установки параллельной компенсации и её параметры.

СОДЕРЖАНИЕ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………….…2

Реферат …………………………………………………………………………….4

Задание на курсовой проект ………………………………………..…………… 6 Исходные данные ……………………………………………...…………………7

1 Определение мощности тяговой подстанции...….…………….………….. 8

1.1 Определение средних и эффективных значений тока поезда ФКС ТП…..8

1.2 Определение средних токов ФКС для режимов расчетной ТП ………....18

1.3 Определение средних и эффективных токов плеч питания ТП………….21

1.4 Определение расчетных токов трансформатора. Эквивалентный,

эффективный ток по нагреву масла ………………………………… …….22

1.5 Расчет трансформаторной мощности …..…………………………………24

1.5.1 Основной расчет ………………………………………………………..…24

1.5.2 Уточнение расчета мощности трансформатора ………………………. …28

1.5.3 Проверка трансформатора по максимальному и максимально допустимому

току и максимально допустимой температуре обмотки и масла…..…... 29

2 Определение экономического сечения проводов контактной сети одной

МПЗ для раздельной и узловой схем питания …………………………...31

3 Проверка контактной сети по нагреву…………………………………... 33

4 Годовые потери энергии в контактной сети для двух схем питания ….. 33

5 Технико-экономический расчет для сравнения раздельной и узловой схем

питания ……………………………………………………………………. 34

6 Расчет среднего уровня напряжения в контактной сети до расчетного

поезда на условном лимитирующем перегоне..………………………....36

7 Расчет перегонную пропускную способность с учетом уровня

напряжения……………………………………………………..……….......40

8 Расчет реактивного электропотребления расчетной ТП, мощность

установки параллельной компенсации и ее параметры…………………41

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………. 50

ПРИЛОЖЕНИЕ А – Распределение поездного тока между подстанциями

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Задание на курсовой проект

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 реактивное электропотребление расчетной тяговой подстанции, мощность установки параллельной компенсации и ее параметры.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Схема участка с упрощенными тяговыми расчетами;

Типы тяговых подстанций II и III;

2. Расположение тяговых подстанций:

ТП №1 L₁ = 0 км;

ТП №2 L₂ = 46 км;

ТП №3 L₃ = 83 км;

Тип дороги – магистральная;

3. Число путей - 2

4. Тип рельсов - P65

5. Размеры движения:

Число пар поездов в сутки: 100

6. Минимальный межпоездной интервал Тпер = 8 мин;

7. Номинальное напряжение тягов

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ых подстанций U_н = 27.5 кВ;

8. Продолжительность периода повышенной интенсивности движения: T_вос=2,5 часа;

9. Трансформаторная мощность районных потребителей S =7 МВ×А;

10. Мощность короткого замыкания на вводах подстанции S_кз = 800 МВ×А;

11.Эквивалентная температура в весенне-летний период и температура

в период повышенной интенсивности движения после окна:

θхлс = 30ºС; θхло = 25ºС;

12. Длительность весенне - летнего периода n_вл = 250 суток;

13. Амортизационные отчисления:

а) Контактная сеть а_к = 4,6 %;

б) Посты секционирования а_п=5,5 %;

в) Стоимость электрической энергии К₀ = 2.44 руб/кВтч;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

8

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:

Рисунок 1 – Межподстанционная зона и поезд Iк

Кривые поездного тока раскладываем по фидерам смежных подстанций четного и нечетного пути по формулам (1) и (2) для схемы раздельного питания пути и заносим в таблицу 1.

(1) (2)

Ток подстанции А, в А:

Ток подстанции В, в А:

Таблица 1 - Поездной т

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

ок по километрам четного и нечетного пути и фидеров тяговых подстанций.

Расстояние от ТП

Ток четного пути

Ток нечетного пути

Токи фидеров

ТП1

ТП2

ТП3

190

190,00

0,00

190

185,87

0,00

4,13

190

181,74

0,00

8,26

190

177,61

0,00

12,39

190

173,48

0,00

16,52

190

169,35

0,00

20,65

190

165,22

0,00

24,78

190

161,09

0,00

28,91

190

156,96

0,00

33,04

190

152,83

0,00

37,17

190

148,70

0,00

41,30

190

144,57

0,00

45,43

190

350

140,43

258,70

91,30

49,57

190

310

136,30

222,39

87,61

53,70

190

320

132,17

222,61

97,39

57,83

350

0,00

235,87

114,13

0,00

100

0,00

65,22

34,78

0,00

120

75,65

0,00

44,35

370

190

225,22

115,65

74,35

144,78

300

190

176,09

111,52

78,48

123,91

250

195

141,30

110,22

84,78

108,70

240

198

130,43

107,61

90,39

109,57

235

200

122,61

104,35

95,65

112,39

230

210

115,00

105,00

115,00

222

106,17

115,83

216

230

98,61

105,00

125,00

117,39

210

235

91,30

102,17

132,83

118,70

200

246

82,61

101,61

144,39

117,39

196

250

76,70

97,83

152,17

119,30

184

250

68,00

92,39

157,61

116,00

180

250

62,61

86,96

163,04

117,39

168

250

54,78

81,52

168,48

113,22

165

250

50,22

76,09

173,91

114,78

165

250

46,63

70,65

179,35

118,37

165

250

43,04

65,22

184,78

121,96

165

250

39,46

59,78

190,22

125,54

165

250

35,87

54,35

195,65

129,13

165

250

32,28

48,91

201,09

132,72

165

250

28,70

43,48

206,52

136,30

165

250

25,11

38,04

211,96

139,89

165

250

21,52

32,61

217,39

143,48

165

250

17,93

27,17

222,83

147,07

165

250

14,35

21,74

228,26

150,65

165

250

10,76

16,30

233,70

154,24

Продолжение Таблицы 1

165

250

7,17

10,87

239,13

157,83

174

250

3,78

5,43

244,57

170,22

184

250

0,00

250,00

184,00

190

240

190,00

240,00

0,00

202

230

196,54

223,78

5,46

6,22

210

220

198,65

208,11

11,35

11,89

220

210

202,16

192,97

17,84

17,03

220

200

196,22

178,38

23,78

21,62

220

190

190,27

164,32

29,73

25,68

220

190

184,32

159,19

35,68

30,81

220

190

178,38

154,05

41,62

35,95

220

190

172,43

148,92

47,57

41,08

220

200

166,49

151,35

53,51

48,65

220

210

160,54

153,24

59,46

56,76

220

0,00

154,59

0,00

65,41

230

0,00

155,41

0,00

74,59

240

0,00

155,68

0,00

84,32

250

0,00

155,41

0,00

94,59

260

0,00

154,59

0,00

105,41

262

0,00

148,70

0,00

113,30

240

263

129,73

142,16

110,27

120,84

260

133,51

0,00

126,49

0,00

280

136,22

0,00

143,78

0,00

300

137,84

0,00

162,16

0,00

300

129,73

0,00

170,27

0,00

300

121,62

0,00

178,38

0,00

300

113,51

0,00

186,49

0,00

300

105,41

0,00

194,59

0,00

300

97,30

0,00

202,70

0,00

300

89,19

0,00

210,81

0,00

300

81,08

0,00

218,92

0,00

260

63,24

0,00

196,76

0,00

220

47,57

0,00

172,43

0,00

220

41,62

178,38

220

210

35,68

34,05

184,32

175,95

220

184

29,73

24,86

190,27

159,14

220

152

23,78

16,43

196,22

135,57

220

153

17,84

12,41

202,16

140,59

220

170

11,89

9,19

208,11

160,81

220

200

5,95

5,41

214,05

194,59

210

0,00

210,00

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 числ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

овые характеристики расчетной тяговой подстанции.

Также выбираем самую загруженную межподстанционную зону, и производим расчет средних и эффективных токов четного и нечетнго пути.

Методика расчета:

1. Кривая разложенного и неразложенного тока разделяется на отрезки 40-60 А.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

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.

Средний ток фидера, , А, вычисляется по формуле:

(3)

Квадрат эквивалентного тока фидера, , А², вычисляется по формуле:

(4)

Эквивалентный ток фидера, , А, вычисляется по формуле:

(5)

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

t – время хода поезда по фидерной зоне;

Результаты расчетов по формулам (3), (4) и (5) заносим в таблицу 2

Таблица 2 -Исходная информация и расчёт среднего и эффективного поездного

тока

I,A

Iср

ti*Iср

I^2ср

ti*I^2ср

57,8

15,5

57,8

28,9

447,95

835,21

12945,76

57,8

28,9

835,21

44,35

22,175

221,75

491,7306

4917,306

44,35

104

59,65

74,175

148,35

5501,931

11003,86

104

144,78

0,5

40,78

124,39

62,195

15472,87

7736,436

144,78

109,51

35,21

127,145

508,58

16165,85

64663,4

109,51

150,65

41,14

130,08

2601,6

16920,81

338416,1

150,65

184

33,35

167,325

334,65

27997,66

55995,31

4353,975

496513,4

Продолжение Таблицы 2

I,A

Iср

ti*Iср

I^2ср

ti*I^2ср

56,76

28,38

340,56

805,4244

9665,093

56,76

120,84

64,08

88,8

710,4

7885,44

63083,52

120,84

0,4

60,84

90,42

45,21

8175,776

4087,888

0,4

900

450

0,4

900

450

120

0,4

8100

4050

120

178,38

0,4

58,38

149,19

74,595

22257,66

11128,83

178,38

210

31,62

194,19

1165,14

37709,76

226258,5

2410,905

319173,9

Средний ток для фидера №2, , А, вычисляем по формуле (3):

А;

Квадрат эквивалентного тока фидера №2, , А², вычисляется по формуле (4):

;

Эквивалентный ток фидера №2, , А, вычисляется по формуле (5):

Таблица 3 -

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Исходная информация и расчёт среднего и эффективного поездного

тока фидера №1 расчётной тяговой подстанции

I,A

Iср

ti*Iср

I^2ср

ti*I^2ср

0,5

400

200

91,3

0,5

51,3

65,65

32,825

4309,923

2154,961

91,3

56,3

63,15

315,75

3987,923

19939,61

17,5

306,25

3,5

48,7

105

900

3150

74,3

0,5

58,7

67,15

33,575

4509,123

2254,561

74,3

132,8

58,5

103,55

1346,15

10722,6

139393,8

132,8

190,22

57,42

161,51

1453,59

26085,48

234769,3

190,22

250

59,78

220,11

2641,32

48448,41

581380,9

5955,71

983549,5

Продолжение Таблицы 3

I,A

Iср

ti*Iср

I^2ср

ti*I^2ср

59,46

29,73

386,49

883,8729

11490,35

59,46

0,3

59,46

29,73

8,919

883,8729

265,1619

0,2

900

180

110,27

0,3

50,27

85,135

25,5405

7247,968

2174,39

110,27

170,27

140,27

561,08

19675,67

78702,69

170,27

218,92

48,65

194,595

1362,165

37867,21

265070,5

218,92

178,38

1,5

40,54

198,65

297,975

39461,82

59192,73

178,38

214,05

35,67

196,215

1569,72

38500,33

308002,6

214,05

160

0,2

54,05

187,025

37,405

34978,35

6995,67

160

100

0,2

130

16900

3380

100

0,2

4900

980

0,1

400

4297,295

736474,1

Средний ток для фидера №1, , А, вычисляем по формуле (3):

;

Квадрат эквивалентного тока фидера №1, , А², вычисляется по формуле (4):

;

Эквивалентный ток фидера №1, , А, вычисляется по формуле (5):

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Таблица 4 - Исходная информация и расчёт среднего и эффективного поездного

тока фидера №5 расчётной тяговой подстанции

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

I,A

Iср

ti*Iср

I^2ср

ti*I^2ср

0,3

7,5

625

187,5

100

0,3

22,5

5625

1687,5

100

150

0,3

125

37,5

15625

4687,5

150

210

0,3

180

32400

9720

210

258,7

0,3

48,7

234,35

70,305

54919,92

16475,98

258,7

200

58,7

229,35

52601,42

200

160

1,5

180

270

32400

48600

160

120

140

19600

120

92,5

185

8556,25

17112,5

32,5

1056,25

900

1800

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

1 2 3 4 5 6 7

Охрана редких и вымирающих видов

Ремонт посудомоечных машин своими руками

Показатели тесноты корреляционной связи для многофакторной корреляционно-регрессионной модели

Дифференциальное уравнение гармонических колебаний и его решение

Календарный (паспортный) и биологический возраст, их соотношения, критерии определения биологического возраста на разных этапах онтогенеза

Угловая скорость и угловое ускорение

Самый сильный аргумент, почему эволюция человека не могла быть