Курсовая работа: Электроснабжение участка электрофицируемой железной дороги

Произведем расчет для раздельной схемы (t1):

;

Аналогично рассчитаем мгновенные схемы t2-t5, результаты сведём в таблицу 26.

Таблица 26. Потери напряжения до расчетного поезда для момента времени t1 на двухпутном участке при раздельной схеме питания.

Для раздельной схемы питания сечение подвески марки ПБСМ70+МФ100+А185 проходит проверку по пропускной способности, т.к. возможности подвески позволяют провезти 70 пар поездов, когда необходимо всего 68.

Произведем расчет для узловой схемы:

;

Аналогично рассчитаем мгновенные схемы t2-t5, результаты сведём в таблицу 27.

Таблица 27. Потери напряжения до расчетного поезда для момента времени t1 на двухпутном участке при узловой схеме питания.

Для узловой схемы питания сечение подвески марки ПБСМ70+МФ100+А185 проходит проверку по пропускной способности, т.к. возможности подвески позволяют провезти 77 пар поездов, когда необходимо всего 68.

7. Расчет токов короткого замыкания

Любое короткое замыкание (аварийный режим) в тяговой сети переменного тока сопровождается большими токами, что создает условия для пережога контактного провода. Для уменьшения вероятности пережогов контактного провода необходимо иметь быстродействующую защиту.

Для правильного выбора защиты от токов короткого замыкания необходимо оценивать максимальные и минимальные токи короткого замыкания.

На участке переменного тока минимальный ток КЗ определяется по выражению:

, (53)

где Uн - номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции, кВ;

- мощность короткого замыкания, берется из исходных данных, МВА;

- номинальная мощность одного трансформатора тяговой подстанции, МВА;

Uк% - напряжение короткого замыкания (паспортные данные трансформатора);

lкз - расстояние от подстанции до места короткого замыкания (в данном случае место установки поста секционирования, т.е. lкз=20 км);

rтс, xтс - активное и индуктивное сопротивление 1 км тяговой сети, зависящее от схемы соединения проводов контактной сети.

Для выбора уставки защит фидеров необходимо найти их максимальные рабочие токи:

для раздельной схемы:

, (54)

- для узловой схемы:

, (55)

где и - максимальное число поездов, которое может находится в фидерной зоне соответственно на первом и втором путях;

и - средние значения разложенных поездных токов для нечетного и четного направлений.

Средний ток поезда вычисляется по формуле:

, (56)

где W - расход энергии на движение одного поезда по соответствующему пути;

Uр = 25 кВ для дорог переменного тока.

Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального рабочего тока линии с учетом броска тока при самозапуске двигателей:

, (57)

где - коэффициент, при использовании реле РТ-40, равный ;

- коэффициент возврата реле, (для реле РТ-40);

- коэффициент запаса, ;

- максимальный рабочий ток линии.

Максимальный рабочий ток линии определяется по следующей формуле:

, (58)

где - коэффициент допустимой перегрузки трансформатора, равный 1,5;

- номинальная мощность понижающего трансформатора, ;

- номинальное напряжение вторичной обмотки НН трансформатора.

Для раздельной схемы питания межподстанционной зоны первого пути токи короткого замыкания определяются:

Для узловой схемы питания межподстанционной зоны первого пути токи короткого замыкания определяются:

Определим максимальный ток фидера для раздельной схемы:

Определим максимальный ток фидера для узловой схемы:

В качестве защиты для ввода напряжения 27,5 кВ тяговой подстанции используем максимальную токовую защиту.

По формулам (57) и (58) определяем:

,

.

Находим токи от которых будет отстраиваться защита:

- для узловой схемы:

.

для раздельной схемы:

.

Уставки защиты должны быть выбраны так, чтобы удовлетворять неравенствам:

, (59)

Проверяем условие:

- для узловой схемы:

.

для раздельной схемы:

.

Условие проверки выполняется, следовательно, в качестве защиты для ввода напряжения 27,5 кВ тяговой подстанции можно использовать максимальную токовую защиту.

8. Экономические расчеты и выбор оптимального варианта размещения тяговой подстанции

Для осуществления вариантов системы тягового электроснабжения, отличающихся количеством, размещением и мощностью тяговых подстанций, площадью сечения контактной сети, схемой внешнего электроснабжения, требуются разные по объему капиталовложения (стоимость строительно-монтажных работ, материалов и оборудования). В соответствии с этим принципом оптимальным признается вариант, для которого приведённые ежегодные затраты минимальны.

Осуществляя технико-экономические расчеты, обычно учитывают только те составляющие капитальных вложений и эксплуатационных расходов, которые различны для сравниваемых вариантов. При сравнении вариантов системы электроснабжения, сличающихся количеством и мощностью подстанций и сечением контактной сети в капитальных затратах учитывают только стоимость тяговых подстанций, постов секционирования, пунктов параллельного соединения и контактной сети главных путей.

Срок окупаемости для устройств железнодорожного транспорта принимается равным 8 лет.

Приведенные ежегодные расходы определяют из выражения:

, (60)

где C - ежегодные эксплуатационные расходы по рассматриваемому варианту;

Eн - коэффициент эффективности; величина, обратная нормированному сроку окупаемости, при Тн=8 лет, Ен=0,125 или Ен%=12,5%;

ki - капитальные вложения по элементам данного варианта;

ai - соответствующие им амортизационные квоты. Капиталовложения ki определяются по следующим элементам:

затраты на сооружение контактной сети kкс;

затраты на сооружение постов секционирования kпс;

затраты на сооружение тяговых подстанций kтп;

Капиталовложения для раздельной схемы на двухпутном участке определяются по формуле:

(61)

где - стоимость 1 км выбранной подвески КС двух путей при раздельной схеме, тыс. руб./км, определяется как сумма стоимости 1 км КП, НТ и усиливающего провода. Это сумму нужно умножить на два т.к. участок двухпутный;

l - длина фидерной зоны, км.

Капиталовложения для узловой схемы, реализуемой путем установки на фидерной зоне поста секционирования составляют:

, (62)

где - стоимость 1 км подвески двух путей;

- стоимость поста секционирования;

Определим величину потерь энергии в контактной сети для сравниваемых схем.

для раздельной схемы годовые потери энергии:

, (63)

где - соответственно годовые потери для первого и второго путей;

- соответственно погонные активные сопротивления первого и второго пути при раздельной схеме соединения.

при узловой схеме:

, (64)

где - годовые потери энергии, определенные для узловой схемы;

- сопротивление контактной сети при узловой схеме соединения проводов.

Ежегодные эксплуатационные расходы определяются по выражению:

, (65)

где - стоимость электрической энергии.

Определим стоимость 1 км подвески двухпутного участка:

Стоимость постов секционирования для узловой схемы равна:

Стоимость тяговых подстанций равна:

Определим капиталовложения для раздельной схемы:

Определим капитальные затраты для узловой схемы:

Определим годовые расходы электроэнергии для раздельной схемы питания:

Определим ежегодные эксплуатационные расходы для раздельной схемы:

По формуле (60) определим приведённые ежегодные расходы для раздельной схемы:

.

Определим годовые расходы электроэнергии для узловой схемы питания:

Определим ежегодные эксплуатационные расходы для узловой схемы:

По формуле (60) определим приведённые ежегодные расходы для узловой схемы:

.

Сравнивая полученные значения приведенных ежегодных затрат на эксплуатацию, можно сделать вывод, что наиболее экономичной является раздельная схема соединения проводов контактной сети.

Заключение

В данном курсовом проекте по электроснабжению участка электрифицируемой железной дороги были обеспечены планируемые размеры движения: пропуск требуемого числа поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами движения. Также произведен выбор основных параметров системы тягового электроснабжения: мощности тяговых трансформаторов подстанций, схемы питания тяговой сети, марки и сечения проводов контактной сети.

Выбранные параметры тяговой сети и тяговых подстанций обеспечивают заданные размеры движения причем соблюдается допускаемый уровень напряжения на токоприемниках электроподвижного состава, температуры нагрева проводов. Выбранная защита от токов короткого замыкания в тяговой сети обеспечивает безаварийную ее работу.

По окончанию выполнения курсового проекта была определена оптимальная по затратам схема питания и секционирования, обеспечивающая заданные размеры движения. Раздельная схема признана оптимальной, её приведённые ежегодные расходы составили 363,84 млн. руб.

Список литературы

1. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. - М.: Транспорт, 1982.

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

3. Справочник по электроснабжению железных дорог. Т. 2 / Под ред. К.Г. Марквардта. - М, Транспорт, 1981.

4. Правила устройства системы тягового электроснабжения железных дорог Российской Федерации. - М., 1997.

5. Мамошин Р.Р., Зимакова А.Н. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. Учебник для техникумов. М.: Транспорт, 1980. - 296 с.

6. Виноградова Л.В., Раевский Н.В., Яковлев Д.А., Г.В. Коробков Требования к оформлению текстовых документов: Методическое пособие по выполнению дипломного проекта для студентов специальности «Электроснабжение железнодорожного транспорта». - Чита: ЗабИЖТ, 2003 - 52 с.