Центральная Научная Библиотека  
Главная
 
Новости
 
Разделы
 
Работы
 
Контакты
 
E-mail
 
  Главная    

 

  Поиск:  

Меню 

· Главная
· Биржевое дело
· Военное дело и   гражданская оборона
· Геодезия
· Естествознание
· Искусство и культура
· Краеведение и   этнография
· Культурология
· Международное   публичное право
· Менеджмент и трудовые   отношения
· Оккультизм и уфология
· Религия и мифология
· Теория государства и   права
· Транспорт
· Экономика и   экономическая теория
· Военная кафедра
· Авиация и космонавтика
· Административное право
· Арбитражный процесс
· Архитектура
· Астрономия
· Банковское дело
· Безопасность   жизнедеятельности
· Биржевое дело
· Ботаника и сельское   хозяйство
· Бухгалтерский учет и   аудит
· Валютные отношения
· Ветеринария




Расчет системы электроснабжения участка постоянного тока

Расчет системы электроснабжения участка постоянного тока

24

Федеральное агентство ж/д транспорта

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Электрическая тяга»

Курсовая работа

по дисциплине

«Электрические железные дороги»

на тему: «Расчет системы электроснабжения участка

постоянного тока»

Проверил

Выполнил

Ветлугина О.И.

студент шифр 00/03-л/к-1416

Слободчиков Д.В.

Екатеринбург

2005

Содержание

Введение.......................................................................................................... 3

1. Исходные данные……………………….....................................................4

1.1Общие данные................................................................................…………….4

1.2 Индивидуальные данные…..........................................................………….4

2 Анализ исходных данных........................................................................... 5

2.1 Схема питания тяговой сети участка и схема соединения рельсовых нитей....………………………………………………………………..................5

2.2 Определение сопротивления тяговой сети................................ ……………7

3 Построение графика движения поездов...................................................….10

4 Выбор сечения графика движения поездов...............................................12

5 Определение токов фидеров и тяговых подстанции.................................14

6 Составление и расчет мгновенных схем...................................................20

7 Расчет мощности тяговой подстанции станции Б......................................30

Заключение.....................……........................................................................32

Список литературы...................................................…….............................33

Введение

Система электроснабжения электрифицированных железных дорог отличается от систем электроснабжения промышленных предприятий тем, что от нее получают питание движущиеся поезда, не тяговые железнодорожные потребители, промышленные, сельскохозяйственные и коммунальные потребители, находящиеся в зоне электрифицированной линии, также отличается по предъявляемым к ним требованиям, условиям работы, используемому оборудованию и устройствам и по задачам, решаемым ими.

Устройства электроснабжения обладают высокой надежностью работы, бесперебойностью электроснабжения, экономичностью. Широко применяются и разрабатываются новые, более совершенные и экономичные методы обслуживания и диагностического контроля элементов системы электроснабжения.

На тяговых подстанциях установлены более экономичные и совершенные преобразовательные агрегаты, коммутационное оборудование, внедрена автоматика и телемеханика, позволяющие повысить надежность работы и сократить численность обслуживающего персонала.

На контактной сети улучшаются конструкции подвесок, методы их контроля, обслуживания и ремонта, снижается износ контактных проводов при токосъеме.

С внедрением электрической тяги высокими темпами развивается транспортная электроэнергетика. Вдоль железных дорог проводится модернизация оборудования;

устройства электроснабжения переводятся на телеуправление.

Все это предопределило особенности теории работы таких систем, методов их расчетов и проектирования и привело к появлению науки об электроснабжении электрифицированных железных дорог.

Целью данной курсовой работы является расчет системы электроснабжения участка постоянного тока методом равномерного сечения графика. Для этого необходимо решить ряд задач:

-построить график поездов;

-определить токи фидеров;

-составить и рассчитать мгновенные схемы;

-рассчитать мощность тяговой подстанции;

-рассчитать коэффициент полезного действия.

1 Исходные данные

1.1 Общие данные

1.1.1 Участок А - Б - В - двухпутный, звеньевой с автоблокировкой длиной l = 24 км.

1.1.2 Тип рельсов и их длина - Р 75 длиной 25 м.

1.1.3 Тип графика движения - параллельный с однотипными поездами.

1.1.4 Схема питания тяговой сети - узловая. Посты секционирования расположены в середине каждой межподстанционной зоны.

1.1.5 Расположение тяговых подстанций на участке - тяговые подстанции расположены на станциях А, Б, В.

1.1.6 Напряжение на шинах тяговых подстанций - 3300 В.

1.1.7 Графики тока, потребляемого электровозом при движении по участку, приведены на рисунках 3 и 4.

1.1.8 Доля трансформаторной мощности тяговой подстанции, приходящаяся на районную нагрузку - 30%.

1.1.9 Типподвески-М-95+2МФ-100+А-185

1.2 Индивидуальные данные

1.2.1 Техническая скорость движения:

- в четном направлении...... .60 км/ч;

- в нечетном направлении... .60 км/ч.

1.2.2 Длина перегона:

- между станциями А и Б - 9,6км;

- между станциями Б и В - 14,4км.

1.2.3 Интервал попутного следования - 10 мин. Остановок поезд не делает.

2 Анализ исходных данных

2.1 Схема питания тяговой сети участка и схема соединения рельсовых нитей

На рисунке 1 представлена принципиальная схема соединения рельсовых нитей на двухпутном участка при двухниточных рельсовых цепях автоблокировки с помощью путевых дросселей.

1 - изолирующий стык; 2 - стыковое соединение; 3 - дроссель-трансформатор;

4 - междурельсовый соединитель.

Рисунок 1 - Принципиальная схема соединения рельсовых нитей на двухпутном участке при двухниточных рельсовых цепях

На рисунке 2 представлена схема питания тяговой сети участка.

2.2 Определение сопротивления тяговой сети

Сопротивление контактной сети rкс, Ом/км, определяется по формуле

(2.1)

где Sкс - проводимость контактной сети, которая определяется по формуле

(2.2)

Где - сопротивление 1км несущего троса при 20 С,

= 0,2 Ом/км;

- сопротивление 1км контактного провода при 20 С,

= 0,177 Ом/км;

По формуле 2.1 находят сопротивление контактной сети

Значение сопротивления рельсового пути с рельсовыми звеньями длиной 25м могут быть получены согласно /1, таблица 2.3 / умножением на коэффициент 0,92

Сопротивление тяговой сети определяется по формуле

(2.3)

3 Построение графика движения поездов

Наиболее тяжелые условия работы системы электроснабжения будут при пропуске по участку максимального количества поездов, т.е. при движении поездов с минимальным интервалом попутного следования.

Для построения графика движения поездов необходимо знать:

- время отправления каждого поезда с начальной станции;

- время хода по перегонам;

- время стоянки на промежуточных станциях.

Если перегонные времена хода одинаковы у всех поездов, то получается параллельный график движения поездов. В настоящей работе предусматривается движение поездов без остановки на промежуточной станции Б.

Времена хода по перегонам (участку) могут быть получены с помощью тяговых расчетов или по заданной технической скорости движения. В этом случае время хода по участку определяется из выражения

(3.1)

где tx - время хода в мин;

l - длина участка в км;

Vt - техническая скорость движения в км/ч.

Прибавляя к времени отправления поезда время хода по участку, получим время прибытия поезда на конечную станцию, отмечая его на графике движения. После этого точки отправления и прибытия поезда соединяются прямой линией, т.е. получается одна нитка графика движения. Остальные нитки получают, проводя параллельные линии со сдвигом по времени на величину интервала попутного следования 10. Такие построения выполняются для четного и нечетного направления движения с указанием у каждой линии номера поезда.

В курсовой работе изображается график движения для интервала времени от 0...1 ч. Время отправления первого четного и нечетного поезда выбирается по усмотрению студента. При этом необходимо обеспечить условие недопустимости одновременного отправления и прибытия поездов на каждую из станций.

При параллельном графике движения и однотипных поездах положение поездов на участке и нагрузке фидеров тяговых подстанций повторяется с периодом, равным интервалу времени между поездами, поэтому можно ограничиться исследованием графика движения на протяжении времени, равному интервалу попутного следования.

На рисунке 5 представлен график движения поездов.

4 Выбор сечения графика движения поездов

Сначала строится график движения поездов (копируется с ранее построенного) для интервала времени, равного интервалу попутному следования.

Затем на оси времени с равным интервалом 1 мин намечаются точки, через которые проводятся вертикальные линии, которые и будут являться сечением графика движения. Точки пересечения вертикальной линии с нитками графика движения определяют положения поездов в фидерной зоне, а токи фидеров находятся по соответствующим кривым. В результате для каждого сечения графика движения может быть составлена мгновенная схема.

На рисунке 6 представлен график движения поездов с сечениями.

5 Определение токов фидеров и тяговых подстанций

При одинаковых напряжениях на тяговых подстанциях и одинаковых площадях поперечного сечения контактных проводов обоих путей ток каждого электровоза может быть легко разложен на токи фидеров тяговых подстанций следующим образом.

Сначала находится распределение тока электровоза между подстанциями, затем определяются токи фидеров. При наличии нескольких поездов в межподстанционной зоне ток каждого фидера находится методом наложения нагрузок - как сумму токов от каждой нагрузки. Так для схемы на рисунке 7 при расположении поезда левее поста секционирования, который находится посередине межподстанционной зоны, токи фидеров от каждой нагрузки находятся по формулам:

(5.1)

(5.2)

Где - токи подстанций А и Б соответственно;

- расстояние от левой подстанции до электровоза;

- расстояние фидерной зоны.

При расположении поезда правее поста секционирования токи фидеров будут определяться по формулам:

(5.3)

(5.4)

Аналогичные выражения могут быть получены и для движения поезда по другому пути:

(5.5)

(5.6)

(5.7)

(5.8)

Рисунок 7- Мгновенная схема и токораспределение при узловой схеме питания

Результаты расчетов распределения тока электровоза по фидерам для каждой межподстанционной зоны и каждого направления движения занесены в таблицы 1 и 2.

Таблица 1 - Положение поездов, их нагрузки и токи фидеров в межподстанционной зоне А-Б

Номер мгновенной схемы

Момент времени

Условный номер поезда

lЭ,

км

IЭ,

А

А1

А2

Б1

Б2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

0

0

1000

0

1000

0

0

1

0

13л

4,8

1180

295

295

295

295

всего

295

1295

295

295

2

1

1

1000

52

844

52

52

2

1

13л

3,9

1100

223

430

223

223

всего

276

1273

276

276

3

2

1,8

2000

188

1438

188

188

3

2

13л

2,9

1040

157

569

157

157

всего

345

2006

345

345

4

3

2,8

1920

280

1080

280

280

4

3

13л

1,9

0

0

0

0

0

всего

280

1080

280

280

5

4

3,8

1560

309

634

309

309

5

4

13л

0,9

0

0

0

0

0

всего

309

634

309

309

6

5

4,7

1620

397

430

397

397

6

5

13л

0

0

0

0

0

0

всего

397

430

397

397

7

6

2п

5,6

1520

317

317

317

570

7

6

15п

8,6

0

0

0

0

0

всего

317

317

317

570

8

7

2п

6,6

1440

225

225

225

765

8

7

15п

7,7

1340

133

133

133

942

всего

358

358

358

1707

9

8

2п

7,5

1400

153

153

153

941

9

8

15п

6,8

1280

187

187

187

720

всего

340

340

340

1661

10

9

2п

8,5

0

0

0

0

0

10

9

15п

5,8

1220

241

241

241

496

всего

241

241

241

496

Таблица 2 - Положение поездов, их нагрузки и токи фидеров в межподстанционной зоне Б-В

Номер мгновенной схемы

Момент времени

Условный номер поезда

lЭ,

км

IЭ,

А

Б3

Б4

В1

В2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

0

16л

0,1

0

0

0

0

0

1

0

15л

5,7

0

0

0

0

0

1

0

14л

9,4

0

0

0

0

0

всего

0

0

0

0

2

1

16л

0,7

0

0

0

0

0

2

1

15л

3,8

0

0

0

0

0

2

1

14п

10,2

1300

190

190

190

731

2

1

1п

14,4

1000

0

0

0

1000

всего

190

190

190

1731

3

2

16л

2

0

0

0

0

0

3

2

15л

2,9

0

0

0

0

0

3

2

14п

11

1420

168

168

168

917

3

2

1п

13,4

1000

35

35

35

896

всего

202

202

202

1813

4

3

16л

3

0

0

0

0

0

4

3

15л

1,9

0

0

0

0

0

4

3

14п

11,9

1560

135

135

135

1154

4

3

1п

12,4

2000

139

139

139

1583

всего

274

274

274

2737

5

4

16л

4

0

0

0

0

0

5

4

15л

0,9

0

0

0

0

0

5

4

14п

12,7

0

0

0

0

0

5

4

1п

11,4

1840

192

192

192

1265

всего

192

192

192

1265

6

5

16л

4,9

0

0

0

0

0

6

5

15л

0

0

0

0

0

0

6

5

14п

13,5

0

0

0

0

0

6

5

1п

10,4

1600

222

222

222

933

всего

222

222

222

933

7

6

16л

5,9

0

0

0

0

0

7

6

14п

14,4

0

0

0

0

0

7

6

1п

9,5

1410

240

240

240

690

всего

240

240

240

690

8

7

16л

6,8

440

104

128

104

104

8

7

1п

8,5

1460

299

299

299

563

всего

403

427

403

667

9

8

16п

7,8

-460

-105

-105

-105

-144

9

8

1п

7,5

1520

364

364

364

428

всего

259

259

259

284

10

9

16п

8,8

0

0

0

0

0

10

9

6,4

1580

351

527

351

351

всего

351

527

351

351

Ток тяговой подстанции находится как сумма токов всех её фидеров. Результаты токов фидеров т токов тяговых подстанций представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Токи фидеров и тяговых подстанций

Момент времени сечения графика,

мин

Токи фидера, А

Ток подстанций, А

А1

А2

Б1

Б2

Б3

Б4

В1

В2

А

Б

В

0

295

1295

295

295

0

0

0

0

1590

590

0

1

276

1273

276

276

190

190

190

1731

1549

930

1921

2

345

2006

345

345

202

202

202

1813

2351

1094

2015

3

280

1080

280

280

274

274

274

2737

1360

1109

3011

4

309

634

309

309

192

192

192

1265

943

1001

1457

5

397

430

397

397

222

222

222

933

827

1238

1156

6

317

317

317

570

240

240

240

690

633

1366

930

7

358

358

358

1707

403

427

403

667

715

2895

1070

8

340

340

340

1661

259

259

259

284

680

2518

543

9

241

241

241

496

351

527

351

351

483

1615

702

Сред

316

797

316

633

233

253

233

1047

1113

1436

1280

эф. Токи

319

974

319

828

255

287

255

1318

 

 

 

По данным таблицы 3 строятся зависимости токов фидеров и подстанций от времени. На рисунках 8 и 9 представлены зависимости токов фидеров от времени на участке А-Б и участке Б-В соответственно.

На рисунке 10 представлены зависимости токов подстанций от времени.

6 Составление и расчет мгновенных схем

По данным таблиц 1 и 2 составляются мгновенные схемы, которые оформляются так, как показано на рисунках 11, 12 и 13. Зная токи фидеров, и используя первый закон Кирхгофа, можно легко определить распределение токов по отдельным частям сети.

Для каждой мгновенной схемы необходимо рассчитать потери напряжения до каждого поезда и потери мощности в сети, которые находятся по следующим выражениям:

(6.1)

(6.2)

где ДU - потеря напряжения до i-ого поезда, В;

r - сопротивление тяговой сети. Ом/км;

Iсj - ток, протекающий по участку сети длиной Lj, км;

Ii - ток i-ого поезда, А;

к - число участков сети от ближайшей подстанции до i-ого поезда;

Р - потери мощности, кВт;

n - число поездов в фидерной зоне.

Расчет U и Р для схемы №1 на рисунке 11 при r = 0,0684 Ом/км

Подобные расчеты выполняются для всех мгновенных схем одной и другой межподстанционных зон. Результаты расчетов представлены в таблице 4.

Для каждой потери напряжения до каждого поезда необходимо рассчитать напряжение на токоприёмнике электровоза в четном и нечетном направлений

(6.3)

Результаты расчетов представлены в таблице 4.

Среднее значение потери мощности в сети в целом для участка определяется по формуле (6.4)

(6.4)

Таблица 4 - Падения напряжения до каждого поезда, потери мощности в сети и напряжение на токоприёмнике электровоза

схемы

поезда

l,

км

Iэ,

А

ДUэ,

В

Uэ,

В

ДU,

В

ДР,

кВт

1

2

3

4

5

6

7

8

1

0

1000

0

3300

0

0

1

13л

4,8

1180

387

2913

387

457

2

1

1000

68

3232

68

68

2

13л

3,9

1100

293

3007

293

323

3

1,8

2000

246

3054

246

492

3

13л

2,9

1040

206

3094

206

215

4

2,8

1920

368

2932

368

706

4

13л

1,9

0

0

3300

0

0

5

3,8

1560

405

2895

405

633

5

13л

0,9

0

0

3300

0

0

6

4,7

1620

521

2779

521

844

6

13л

0

0

0

3300

0

0

7

2п

4

1520

416

2884

416

632

7

15п

1

0

0

3300

0

0

8

2п

3

1440

295

3005

295

426

8

15п

1,9

1340

174

3126

174

233

9

2п

2,1

1400

201

3099

201

282

9

15п

2,8

1280

245

3055

245

314

10

2п

3,8

0

0

3300

0

0

10

15п

1,1

1220

92

3208

92

112

11

16л

0,1

0

0

3300

0

0

11

15л

5,7

0

0

3300

0

0

11

14л

5

0

0

3300

0

0

12

16л

0,7

0

0

3300

0

0

12

15л

3,8

0

0

3300

0

0

12

14п

4,2

1300

373

2927

373

486

12

1п

0

1000

0

3300

0

0

13

16л

2

0

0

3300

0

0

13

15л

2,9

0

0

3300

0

0

13

14п

3,4

1420

330

2970

330

469

13

1п

1

1000

68

3232

68

68

14

16л

3

0

0

3300

0

0

14

15л

1,9

0

0

3300

0

0

14

14п

2,5

1560

267

3033

267

416

14

1п

2

2000

274

3026

274

547

15

16л

4

0

0

3300

0

0

15

15л

0,9

0

0

3300

0

0

15

14п

1,6

0

0

3300

0

0

15

1п

3

1840

378

2922

378

695

16

16л

4,9

0

0

3300

0

0

16

15л

0

0

0

3300

0

0

16

14п

0,9

0

0

3300

0

0

16

1п

4

1600

438

2862

438

700

17

16л

5,9

0

0

3300

0

0

17

14п

0

0

0

3300

0

0

17

1п

4,9

1410

473

2827

473

666

18

16л

6,8

440

205

3095

205

90

18

1п

5,9

1460

589

2711

589

860

19

16п

6,6

-460

-208

3508

-208

96

19

1п

6,9

1520

717

2583

717

1090

20

16п

5,6

0

0

3300

0

0

20

6,4

1580

692

2608

692

1093

Всего

13013

ДРср

651

Среднее значение потери мощности в сети в целом для участка составило Д Рср = 651 кВт.

По результатам расчётов строятся зависимости напряжения на токоприемнике электровоза от пути, пройденного поездом, которые представлены на рисунке 14.

На рисунке 15 представлена зависимость потери мощности ДРср от времени.

На дорогах постоянного тока напряжение на токоприемнике электровоза не должно быть меньше 2700 В. Тогда при заданном напряжении на шинах тяговой подстанции - 3300 В, допустимая потеря напряжения составляет

Наибольшее падение напряжения на токоприемнике электровоза составило UЭ = 521 В. Это меньше допустимой потери напряжения, т.е. удовлетворяет требованию.

Провода подвески проверяются на возможный их перегрев. Для этого сравнивается значение эффективного тока наиболее загруженного фидера с допустимым для данного типа подвески током, значения которого приведены в таблице 2.5 /2/. Для определения эффективного значения тока наиболее загруженного фидера необходимо рассчитать среднее значение квадрата тока этого фидера

(6.3)

Допустимый ток заданного типа подвески составляет I = 2370 А. Из этого следует, что данный тип подвески подходит для эксплуатации на данном электрифицированном участке.

Минимальное допустимое значение напряжения на токоприемнике составляет UЭ = 2700 В, а минимальное рассчитанное UЭ = 2779 В.

7 Расчет мощности тяговой подстанции станции Б

Средняя мощность тяговой подстанции, отдаваемая в тяговую сеть, определяется по формуле

(7.1)

Где Uтп - напряжение на шинах тяговой подстанции, UТП = 3300 В;

Iср - средний ток подстанции, Iср = 1436 А.

кВт.

Необходимая трансформаторная мощность для питания тяговой и районной (нетяговой) нагрузки находится по формуле

(7.2)

Где Sт - потребная трансформаторная мощность для питания тяговой нагрузки, кВА;

Sр - потребная трансформаторная мощность для питания районной нагрузки, кВА

Kр -коэффициент, учитывающий несовпадение максимумов тяговой и районной нагрузок, Кр = 0,93.

Районная нагрузка определяется по формуле

(7.3)

Где р - доля трансформаторной мощности тяговой подстанции, приходящаяся на районную нагрузку р = 0,30.

Тогда получим

(7.4)

Потребная тяговая мощность для питания тяговой нагрузки определяется по формуле

(7.5)

Где Р - средняя мощность тяговой подстанции, отдаваемая в сеть, кВт;

КЗ - коэффициент, учитывающий повышение потребляемой электровозом мощности зимой за счет увеличения сопротивления движению,

КЗ = 1,08;

Ксн - коэффициент, учитывающий мощность собственных нужд электровоза.

Ксн = 1,05;

соs - коэффициент мощности подстанции, cos = 0,93.

кВА.

Коэффициент полезного действия тяговой сети рассчитывается по формуле

(7.6)

Где iа, iб, iв - средние токи тяговых подстанций А, Б и В, А;

Рср - среднее значение потерь мощности в сети, Рср = 651 кВт.

Заключение

Заданный тип контактной подвески М-95+2МФ-100+А-185 можно применять в условиях рассчитываемой интенсивности движения, т.к. в результате расчета значения критериев не превышают их допустимых значений.

Так минимальное допустимое значение напряжения на токоприемнике составляет UЭ = 2700 В, а минимальное рассчитанное UЭ = 2779 В.

Значение эффективного тока фидера составило Iэфф = 1318 А, а допустимое значение тока наиболее загруженного фидера равна I = 2370 А, что удовлетворяет требованию. Мощность тяговой подстанции Б равняется S = 7454 кВА. Коэффициент полезного действия тяговой сети получился равным = 0,948. Из полученных зависимостей токов фидеров и подстанций от времени видно, что нагрузки на них распределяются неравномерно.

Список использованной литературы

1. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. - М.:Транспорт, 1982. - 528 с.

2. Ткачев Ю.В. Расчет системы электроснабжения участка постоянного тока. -Екатеинбург, 2001. - 15 с.

3. Звездкин М.Н. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. - М.:Транспорт, 1974. - 168 с.






Информация 







© Центральная Научная Библиотека