Условный перегон находится в середине межподстанционной зоны, если в середине токи маленькие, то условный перегон перемещают в зону с большими токами.
В пределах условного перегона выделяется блок участок, равный 1/3 длинны
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
36 |
Расчет потерь напряжения тяговой сети и выпрямленных токов, приведённых к напряжению контактной сети:
Потери напряжения в тяговой сети, В: DUc = DUk + DUp; (58)
где D Uk - потери напряжения в контактной сети до расчетного поезда, В;
(59)
D Uр - то же в рельсах, В;
(60)
где U = 25000 В;
WgI и WgII -расход энергии на движение поездов типа g по фидерной зоне, по путям I и II, кВт×ч;
WgI(II) = II(II) × tI(II) × U; (61)
Расчет ведется аналогично, как и при постоянном токе, поэтому надо привести сопротивление контактной сети и рельсов к постоянному току.
Zкс=0,140 Ом/км - приведённое сопротивление контактной сети для подвески М95 + МФ100 + А185.
Zp=0,156 Ом/км- приведённое сопротивление рельс P65.
Wkgд = I × t × U - расход энергии на движ
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
37 |
к-ом перегоне в двигательном режиме;
tkgд - время потребления тока поезда типа g, на к-ом перегоне в
двигательном режиме;
Wg = I × t × U - расход энергии поездами по всей зоне;
m = t / qo - количество поездов в зоне;
Потери напряжения на тяговой подстанции, в В, определим по формуле: DUn = 0,9 × kэф × хвт × , (62)
где кэф = 0,97 - коэффициент эффективности, вводимый для перехода от вы
прямленных токов к действующим.
хвт -сопротивление трансформатора и внешней сети, Ом, равное: , (63)
где Sн – номинальная мощность подстанции, кВ×А;
uк =10 % -напряжение короткого замыкания трансформатора;
Sкз – мощность короткого замыкания на вводах тяговой подстанции, кВ×А;
j - угол сдвига 1ой гармоники тока относительно напряжения, равен 370.
Iпмax - средний выпрямленный ток подстанции при максимальных размерах
движения, в А, равный:
, (64)
где Iamax, Ibmax - нагрузки плеч определяемые при N = No.
Средний уровень напряжения у ЭПС определим, кВ, используя формулу: U = 0,9×27500 - DUc - DUni ; (65)
1. Средний уровень напряжения у поезда на условном перегоне:
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
38 |
mII = 66.3/8 =8 поездов; mI = 42.5/8 =6 поездов
Расход энергии, кВт×ч, определим по формуле (60)
WkgД = 270 × 0,13 × 25 = 877.5 кВт×ч; WgI = 176.9 × 0.7 × 25 = 3095.75 кВт×ч;
WgII = 221.42 × 1.105× 25 = 6116.7 кВт×ч;
l= 46 км; l1= 30.5 км; l2 = 7.5 км; l0к = 34 км; lк = 8 км.
Рисунок 2 – Условный перегон
Используя формулу (59) получим потерю напряжения в контактной сети, В:
790;
Используя формулу (60) получим потерю напряжения в рельсах, В:
= 200;
Потери напряжения в тяговой сети, В, согласно формуле (58):
DUc = 790 + 210= 990;
Сопротивление трансформатора и внеш
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
39 |
Средний выпрямленный ток подстанции при максимальных размерах движения определим по формуле (64):
Потери напряжения на тяговой подстанции определим по формуле (62): DUn = 0.9 × 0.97 × 1.56 × =2750;
Средний уровень напряжения у поезда на условном перегоне определим, используя формулу (65): U= 0.9×27500 – 990 – 2750 = 21010 В.
Кроме того, необходимо найти среднее значение напряжения за время хода поезда по блок - участку, что при разграничении поездов блок - участками Тпер/3
Потери напряжения на блок-участке определим по формуле:
DUбу = DUk + DUp; (66)
Средний уровень напряжения на блок-участке определим по формуле:
Uбу = 27500 - 1,11 × (DUбу + DUni); (67)
где 1,11 - коэффициент для перехода к потери действующего напряжения; Напряжение на блок - участке должно быть не менее 21 кВ; Uбу ³21 кВ;
2. Средний уровень напряжения на блок-участке:
tkg = 0,043 часа; WkgД = 350 × 0,043 × 25 = 376.25 кВт×ч;
l= 46 км; l1= 33 км; l2 = 10 км; l0к = 34 км; lк = 8 км
Рисунок 3 – Блок участок
Используя формулу (59) получим:
950;
Используя формулу (60) получим
+ 240;
Потери напряжения в тяговой сети согласно (66):
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
40 |
Средний уровень напряжения на блок-участке согласно (67):
Uбу = 27500 – 1.11×(1190+2750) = 23127;
Вывод: напряжение на блок-участке удовлетворяет условию по
минимальному уровню напряжения в тяговой сети, то есть Uбу > 21кВ.
7. Расчёт перегонной пропускной способности с учетом уровня напряжения
По найденному значению напряжения можно откорректировать минимальный межпоездной интервал и перегонную пропускную способность, мин:
(68)
где Zэ = 12 Ом - приведённое сопротивление ЭПС;
I - средний ток электровоза за tэ, приведённый к выпрямленному
напряжению.
Пропускная способность определится как: , (69)
Пересчитаем межпоездной интервал и пропускную способность участка по формуле (68):
Iср = 270 A; tэ = 8 мин; Тпер = 8 мин;
.
Пропускную способность определим по формуле (69) и сравним её до пересчета:
; .
8. Р
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
41 |
подстанции.
Формула для нахождения реактивной мощности, кВар:
Q = U×I×sin(37º); (70)
Формула для нахождения активной мощности, кВт:
P = U×I× cos(37º) (71)
Определим реактивную мощность плеч питания по формуле (70):
Q| = 27.5 × 1031.2 × sin(37º) = 15570;
Q|| = 27.5 × 1178.6× sin (37º) = 17780;
Определим активную мощность плеч питания по формуле (71): P| = 27.5 × 1031.2 × cos(37º) = 23702;
P|| = 27.5 × 1178.6× cos(37º) = 27090;
Определение экономического значения реактивной мощности, кВ×Ар: Qэ = tg(φэ)×P (72)
где tg(φэ) = 0,25
Найдём экономическое значение реактивной мощности по формуле (72):
Qэ| = 0,25 × 23702= 5925.5;
Qэ|| = 0,25 × 27090= 6772.5;
Мощность, подлежащая компенсации, кВ×Ар:
Qку = Q - Qэ (73)
Найдём мощность, подлежащую компенсации, используя формулу (73):
Qку| = 15570– 5925.5 = 9644.5;
Qку|| = 17780– 6772.5 = 11007.5;
Ориентировочное значение установленной мощности КБ, кВ×Ар:
Qуст = Qку / kg; (74)
где - kg = 0,5;
При помощи формулы (74) найдём значение установленной мощности КБ:
Qуст| = 9644.5/0.5= 19289;
Qуст|| = 11007.5 /0.5= 22015;
Количество последовательно включенных конденсаторов:
M = [ Uтс / Uкн ] × 1,1 × 1,05 × 1,15 × 1,15 (75)
где 1,1 - коэффициент, учитывающий номинальный разброс;
Uкн - номинальное напряжение 1-го конденсатора = 1,05 кВ;
1,15 – коэффиц
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
42 |
индуктивности защитного реактора;
1,15 - коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев конденсаторов токами внешних гармоник и солнечной радиации;
По формуле (75) найдём количество включенных конденсаторов, шт:
М = 27500 / 1050 × 1,53 = 40;
Мощность одной последовательной цепи:
Q1уст = 40 × (50, 60, 75, 125) = 2000, 2400, 3000, 5000 кВ×Ар;
Количество параллельных ветвей в КБ, шт:
N = Qуст / (Qкн × M) (76)
где Qуст – установленная мощность КБ, кВАр,
Qкн – номинальная мощность конденсатора, кВАр,
M - количество последовательно включенных конденсаторов, шт;
Используя формулу (76) найдём количество параллельных ветвей в КБ, и занесем их в таблицу 13:
Таблица 13 – Количество КБ в каждом из плечей
Q1уст Q1уст | I плечо | II плечо |
50 60 75 125 | N = 10; N = 8; N = 6; N = 4; | N = 6; N = 5; N = 4; N = 2; |
125 N = 4 шт. | 60 N = 5 шт. |
Выбираем для 1-ого плеча питания: КЭК - 1,05 -125
для 2-ого плеча питания: КЭК - 1,05 -60
Параметры КБ:
Номинальный ток конденсаторной батареи, А:
Iкн = Qкн / Uкн; (77)
где Uкн – номинальное напряжение конденсатора, кВ;
Номинальное сопротивление конденсаторной батареи, Ом:
Xкн = Uкн² / Qкн; (78)
Номинальная ёмко
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
43 |
; (79)
где = 3.14;
f – частота сети, 50 Гц;
Сопротивление конденсаторных батарей, Ом:
Хкб = Хкн × М / N; (80)
Ёмкость конденсаторных батарей, мкФ:
Cкб = Скн × N / M; (81)
Далее, находим все параметры конденсаторных батарей, пользуясь формулами (77), (78), (79), (80) и (81), и заносим их в таблицу 14.
Таблица 14 – Параметры конденсаторных батарей
I плечо | II плечо |
Iкн = 119; Xкн= 8,82; ; Xкб = 88.2; Cкб = 36.1; | Ikн= 57.14; Xкн= 18.37; ; Xкб = 147; Скб = 21.67; |
Индуктивность реактора в мГн, находим по формуле:
; (82)
Среднюю индуктивность в мГн, по формуле:
LPср = (LP1 + LP2) / 2
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
44 |
где LP – индуктивность реактора, мГн;
Частота реактора, Гц:
; (84)
Вычисляем параметры реактора по формулам (82) и (83) для каждого плеча.
I плечо:
LРср = (41.56+38.54) / 2 = 40.05;
Далее, выбираем реактор с L = 42 мГн и считаем для него частоту по формуле (84):
II плечо:
LРср = (69.23+64.2) / 2 = 98.81;
Далее, выбираем реактор с L = 99 мГн и считаем для него частоту по формуле (84):
Сопротивление реактора, Ом:
Xзр = 2×p×f × Lзр;
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
45 |
где = 3.14;
f – частота сети, 50 Гц;
Lзр – индуктивность реактора, мГн;
Сопротивление КУ, Ом:
Хку = Хкб - Хзр; (86)
где Хкб - сопротивление КБ, Ом;
Хзр – сопротивление реактора, Ом;
Ток КУ, А:
; (87)
где - напряжение, 27.5 кВ;
– сопротивление КУ;
Полезная реактивная мощность, МВАр:
; (88)
Установленная реактивная мощность КУ, МВАр:
Qуст = Qкб × М × N; (89)
Параметры КУ рассчитаем с помощью формул (85), (86), (87), (88) и (89), для каждого плеча:
I плечо: Хзр = 2×π × 50 × 42 / 1000 = 13.188;
Хку = 88.2 – 13.188 = 75;
Iку = 27500 / 75 = 366.6;
Qп = 27.5² / 75 = 10.08;
Qуст = 125 × 40 × 4 / 1000=20;
II плечо:
Хзр = 2×π × 50 × 99 / 1000 = 31.1;
Хку = 147 – 31.1 = 115.9;
Iку = 27500 / 115.9 = 237.27;
Qп = 27.5² / 115,9 = 6.53;
Qуст = 60 × 40 × 5 / 1000 =12;
Коэффициент использования установленной мощности:
kq = Qп/ Qуст; (90)
где Qуст – установленная мощность, МВАр;
Qп – сопротивление КУ;
Номинальный ток в ветви КБ, А:
Iикб = Iкб × N; (91)
где Iкб – ток КБ, А;
N – количество параллельных ветве
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
46 |
Коэффициент
kи = Iикб / Iку; (92)
где Iку – ток КУ, А;
Номинальное напряжение батареи, В:
Uакб = M × Uкн; (93)
где M - количество последовательно включенных конденсаторов, шт;
Uкн - напряжение банки, В;
Рабочее напряжение батареи, В:
Uкб = Iикб × Хкб; (94)
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
47 |
I плечо: kq = 10.08 / 20 = 0.504;
Iикб = 119 × 4 = 476;
kи = 476 / 366.6 = 1.3;
Uакб = 40 × 1050 = 42000;
Uкб = 476 × 88.2 = 41983.2;
II плечо: kq = 6.53 / 12 = 0.544;
Iикб = 57.14× 5 = 285.7;
kи = 285.7 / 237.27 = 1.2;
Uакб = 40 × 1050 = 42000;
Uкб = 285.7 × 147 = 41998;
Увеличение напряжения в точках включения:
Найдём суммарное сопротивление системы, Ом:
; (95)
где - мощность короткого замыкания, МВА;
- напряжение короткого замыкания, %;
н – номинальная мощность одного трансформатора, МВА;
Найдём суммарное сопротивление системы, Ом, по формуле (95):
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
48 |
Определим падение напряжения, В, в КУ:
DU = Iикб ×Хсум; (96)
По формуле (96) найдём:
ΔU| = 476 × 1 = 476; ΔU|| = 285.7 × 1 = 285.7;
Определение стоимости активной и реактивной энергии за год:
Значение потерь активной и реактивной мощности, кВт×ч и кВАр×ч соответственно, определим по формулам:
Wp = (P|+P||)×8760 (97)
Wq = (Q|+Q||)×8760 (98)
где 8760 – количество часов в году;
Найдём значения потерь по (97) и (98) формулам:
Wp = (23702+ 27090) × 8760 = 444 937 920;
Wq =(15570+ 17780) × 8760 = 292 146 000;
Стоимость потерь электроэнергии, руб:
Cp = Wp×Кэ× 0.95 (99)
Cq = Wq×Кэ ×0.95 (100)
где Кэ = 2.44 руб/КВтч – стоимость электроэнергии;
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
49 |
Найдём эту стоимость по формулам (99) и (100):
Cp = 444 937 920 × 0.95 × 2.44 = 1 031 366 098;
Cq = 292 146 000× 0.95 × 2.44 = 677 194 428;
Стоимость реактивной энергии скомпенсированной с помощью установок компенсации, руб:
Сqк = (Qку|+ Qку||)× 0.95× 8760× Кэ (101)
Найдём стоимость по формуле (101):
Сqк = (9644.5 + 11007.5) × 0.95 × 8760 × 0.244 = 419 352 903
Вывод: При помощи компенсации удалось снизить стоимость электроэнергии
на 38%
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Марквардт К.Г. "Электроснабжение электрифицированных ж.д." М.:
"Транспорт".
2. Справочник по электроснабжению железных дорог. М.:
"Транспорт" 1980 г.
3. Справочник по электроснабжению железных дорог под редакцией
Марквардта К.Г.
4. Задание на курсовой проект с методическими указаниями
"Электроснабжение электрических железных дорог", Москва – 1990.
5. Мамошин Р.Р. Зимакова А.Н. "Электроснабжение
электрифицированных железных дорог" М.: "Транспорт" – 1980.
6. Гительсон С. М. Экономические решения при проектировании
электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергия, 1971.
Изм. |
Лист |
№ докум. |
Подпись |
Дата |
Лист |
50 |