Курсовая работа: Электроснабжение участка электрофицируемой железной дороги

(25)

При таком соотношении следует принять:

(26)

Максимальная температура масла может быть определена по формуле:

(27)

Максимальная температура обмотки определяется как:

(28)

По формулам (27) и (28) определим:

В нормальных условиях заданные размеры движения должны быть обеспечены при работе одного трансформатора:

(29)

(30)

где - ток, соответствующий мощности, которая может быть использована для тяги при работе одного трансформатора.

По формулам (29) и (30) определим:

Проверки показали, что тип трансформатора выбран правильно и он подходит для установки.

4. Расчет сечения проводов контактной сети и выбор типа контактной подвески

Тяговая сеть (контактные подвески и рельсы, используемые электропоездами и электровозами в качестве обратного провода) является единственным звеном системы электроснабжения, не имеющим резерва. Именно поэтому к схемам ее питания предъявляются повышенные требования.

Задача определения экономичных значений расстояний между тяговыми подстанциями и сечений проводов контактной сети достаточно сложна, так как эти величины между собой взаимно связаны и должны определяться совместно. Задача упрощается, если требуется определить экономичное сечение проводов контактной сети при заданном расстоянии между подстанциями или экономичное расстояние между подстанциями при заданном сечении проводов.

В данном пункте рассчитывается экономичное сечение проводов контактной сети для межподстанционной зоны AB и BC при раздельной и узловой схемах питания.

Исходными данными являются тяговый расчет и расходы электроэнергии от одного поезда для подстанций по плечам питания.

Сечение контактной подвески в медном эквиваленте определяется по формуле:

, (31)

где B0 - годовые потери энергии в проводах данной фидерной зоны, кВт?ч / Ом?год.

Сэ - стоимость единицы электроэнергии, руб./кВт?ч.

Для определения годовых потерь электроэнергии в проводах В0 следует воспользоваться формулами для расчета потерь энергии в проводах контактной сети.

, (32)

где ?Wт - потери энергии за расчетный период Т=24 ч, кВА•ч;

rп - сопротивление контактной сети, Ом/км;

l - длина фидерной зоны, км.

При раздельной работе путей В0 и Sм определяются для каждого пути отдельно.

Потери электроэнергии за время Т в этом случае для каждого пути можно найти без учета влияния соседнего пути по формуле:

, (33)

где rп - активное сопротивление одного километра контактной сети одного пути, Ом/км;

Wт - расход энергии на движение поездов по фидерной зоне за период Т, определяемый в соответствии с формулой 3;

Stт - суммарное время потребления энергии всеми поездами за период Т при проходе фидерной зоны;

St - суммарное время занятия всем расчетным числом поездов фидерной зоны период Т.

Годовые потери электроэнергии составляют:

. (34)

Подставляя Wт из формулы (34) при однотипных поездах, получаем:

. (35)

Вычисляем расход электроэнергии на движение поездов по первому и второму пути межподстанционной зоны АВ:

Далее для раздельной схемы питания находим удельные потери электроэнергии для первого пути В_1 и для второго пути В?2 по формуле (35):

Соответственно по формуле (31), сечения контактных подвесок 1-го и 2-го путей в медном эквиваленте на межподстанционной зоне АВ:

;

.

Результаты расчетов для межподстанционных зон АВ и ВС сведены в таблице 20.

Таблица 20. Удельные потери электроэнергии и экономическое сечение в медном эквиваленте для раздельной схемы

После определения сечения контактных подвесок в медном эквиваленте Sмэ стандартное сечение подвески выбирается по справочной литературе.

Сечение усиливающего провода находим из выражения:

(36)

где Sп - сечение выбранной подвески, мм2

Итак, для раздельной схемы питания на основе расчетов для межподстанционных зон АВ, ВС принимаем в качестве контактной подвески ПБСМ 70+МФ 100+А185.

Для узловой схемы годовые потери энергии в проводах данной фидерной зоны при однотипных поездах определяются по формуле:

. (37)

При этом суточный расход электроэнергии определяется из выражения:

, (38)

где W1т и W2т - расход энергии за расчётный период от всех поездов по первому и второму пути, кВА?ч.

Удельный расход электроэнергии для МПЗ ВС при узловой схеме питания находится как:

Сечение для узловой схемы будет определяться:

Остальные расчеты сводим в таблицу 21.

Таблица 21 - Потери электроэнергии при выбранном сечении

Таким образом, для узловой схемы питания на основе расчетов для межподстанционных зон АВ, ВС принимаем в качестве контактной подвески ПБСМ 70+МФ 100+А185.

Параметры контактной сети приведены в таблице 22.

Таблица 22 - Параметры контактной подвески при рельсах Р75

IД - взят из данных программного комплекса «КОРТЭС»

5. Проверка выбранного сечения проводов контактной сети по нагреву

Методика проверки контактной сети на нагрев заключается в сравнении расчетного эффективного тока фидера с допустимой нагрузкой подвески, значения которой приведены в таблице 22.

Расчётный эффективный ток фидера находится для самого тяжёлого режима работы, таким режимом является пропуск максимально возможного числа поездов при раздельной схеме питания двухпутного участка. Для проверяемой фидерной зоны строим график движения поездов с минимальным интервалом попутного следования . После чего, используя метод непрерывного исследования, строим кривую тока наиболее нагруженного фидера. Построенные кривые тока представлены в Приложении 2.

Для построения графика движения, необходимо найти расстояние , которое поезд проходит за время :

, (39)

где - время хода поезда по фидерной зоне длиной ,.

Значение расчётного эффективного тока фидера находится из выражения:

, (40)

где - среднее значение тока на интервале (в пределах которого ток меняется незначительно), А.

По формуле (39) определяем: .

Проверку по нагреванию проводов будем выполнять для самой нагруженной фидерной зоны, то есть для четного пути ТПВ - ТПС.

По кривой тока определяем расчетные значения тока фидера и интервалы времени, соответствующие этим значениям. Полученные величины заносим в таблицу 23.

Таблица 23 - Расчетные токи фидера и интервалы времени

По формуле (40) находим:

.

Для подвески марки ПБСМ-70 + МФ-100 + 4Р75 по таблице 22 допустимый ток .

.

Проверка показала, что данный тип подвески можно использовать в рамках курсового проекта.

6. Проверка выбранных параметров тяговой системы электроснабжения по пропускной способности

Для определения пропускной способности фидерной зоны необходимо найти среднее напряжение на пантографе электровоза за время хода поезда по лимитирующему блок-участку при максимальной нагрузке зоны поездами по формуле:

, (41)

где - среднее выпрямленное напряжение, приведенное к номинальному напряжению на токоприемнике электровоза, кВ;

- номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции, 25 кВ;

- средние потери выпрямленного напряжения, кВ.

Среднее значение потери напряжения на токоприемнике расчетного электровоза за время хода по межподстанционной зоне:

, (42)

где n - количество мгновенных схем;

- потеря напряжения до токоприемника выбранного поезда в i - й мгновенной схеме, кВ.

По приложению 1 расчётным участком является МПЗ ТП В-ТП С.

при раздельной схеме соединения:

, (43)

(44)

(45)

(46)

при узловой схеме соединения:

(47)

(48)

(49)

где - расстояние от ТП до расчетного поезда (индекс i1 относится к расчетному поезду;

- расстояние от ТП до поезда j;

Ij - ток поезда j;

n1, n2 - максимальное число поездов на зоне соответственно по 1-му и 2-му путям;

- приведенное эквивалентное сопротивление контактной подвески, Ом/км.

Взаимное сопротивление для всех сечений проводов равно 0,14 Ом/км.

Приведенное сопротивление тяговой сети одного пути двухпутного участка:

, (50)

где - активное сопротивление тяговой сети одного пути двухпутного участка (берется из таблицы 22), ;

- реактивное сопротивление тяговой сети одного пути двухпутного участка (берется из таблицы 22), .

Действительный интервал минимального попутного следования определяется по формуле:

, (51)

где -время движения поезда под током внутри интервала , ,

tп - время выбега и торможения, когда электровоз не потребляет тока.

Пропускная способность участка определяется по формуле:

. (52)

Чтобы найти потери напряжения , находим методом равномерных сечений, (Приложение 3), координаты и значения нагрузок для четного и нечетного путей. Полученные значения представлены в таблицах 24, 25.

Таблица 24. Координаты и значения нагрузок четного пути (ТПВ-ТПС)

Таблица 25. Координаты и значения нагрузок нечетного пути (ТПВ-ТПС)