|
Расчёт системы электроснабжения электрической железной дорогиТаблица 7. Числовые характеристики токов фидеров контактной сети расчётной тяговой подстанции в режиме сгущения
2. Режим максимальной пропускной способности: 1 (13) Nmax = N0 ×1= 180×1 = 180 пар поездов. Средние и эффективные токи фидеров, определённые по формулам (8) и (9) для режима максимальной пропускной способности занесём в таблицу 8. Таблица 8. Числовые характеристики токов фидеров контактной сети расчётной тяговой подстанции в режиме максимальной пропускной способности
1.3 Определение средних и эффективных токов плеч питания расчетной тяговой подстанцииПосле определения средних нагрузок фидеров тяговой подстанции определим нагрузки плеч питания. Для двухпутного участка будем иметь средние токи плеч: (14) квадраты эффективных токов плеч: (15) Результаты расчётов для трех режимов, полученные по формулам (14) и (15) сведем в таблицу 9. Таблица 9. Числовые характеристики токов плеч питания расчётной тяговой подстанции
1.4 Определение расчетных токов трансформатора. Эквивалентный эффективный ток по нагреву маслаНагрев масла в трёхфазном трансформаторе будет определяться потерями в обмотках трёх фаз, которые при несимметричной нагрузке будут неодинаковы. Эквивалентный эффективный ток по нагреву масла определяем при заданных размерах движения, режима сгущения и для режима максимальной пропускной способности по формуле: , А2; (16) Для проверки температуры обмотки должен быть найден эффективный ток обмотки при максимальных и заданных размерах движения: , А2; (17) , А2; (18) , А2; (19) Из трех токов выбираем максимальный. 1. Заданный режим Используя выражение (16) получим: А2; А; Согласно формулам (17), (18) и (19) получим: А2; А2; А2; За расчётный ток принимаем ток второй обмотки, так как он имеет наибольшее значение: А. 2. Режим сгущения: Используя выражение (16) получим: А2; А; Согласно формулам (17), (18) и (19) получим: А2; А2; А2; За расчётный ток принимаем ток второй обмотки, так как он имеет наибольшее значение: А. 3. Максимальный режим Используя выражение (16) получим: А2; А; Согласно формулам (17), (18) и (19) получим: А2 А2; А2; За расчётный ток принимаем ток второй обмотки, так как он имеет наибольшее значение: А. 1.5 Расчет мощности трансформатора1.5.1 Основной расчет Для расчета трансформаторной мощности выбираем по каталогу мощность трансформаторов Sн по каталогу в качестве базовой Sн= 2 x 40 =80 МВА;Мощность трансформаторов, необходимую для питания тяги определим по формуле: , МВ×А (20) где Kу= 0.97 – коэффициент участия в максимуме районной нагрузки. Sp.pасч – мощность районных потребителей; согласно исходным данным: Sp.pасч = 10 МВА; Мощность тяги Используя выражение (20) получим: МВ×А. По мощности Sнт определим соответствующий ей номинальный ток для двух трансформаторов: , А (21) где Uш – напряжение на шинах тяговой подстанции Uш = 27.5 кВ; Согласно выражению (21) будем иметь: А. Кратность нагрузки по обмоткам трансформатора 1. Для заданного количества поездов ; (22) где Iэо - эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для заданного режима, А; Используя выражение (22) получим: ; 2. Для режима сгущения ; (23) где Iэсг - эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для режима сгущения, А; Используя выражение (23) получим: ; 3. Для максимального режима , А (24) Если Kmax ³ 1,5 , то надо выбирать следующий по шкале более мощный трансформатор. Используя выражение (24) получим: ; Мощность трансформатора выбираем по средней интенсивности относительного износа витковой изоляции и проверяем по максимальной температуре наиболее нагретой точки обмотки и верхних слоев масла. Средняя интенсивность износа изоляции обмотки трансформатора в сутки предоставления окна: , (25) где . (26) где Qинтб - температура наиболее нагретой точки, при которой срок службы трансформатора условно принят за единицу, Qинтб =980 С; Qохлс - температура окружающей среды в период восстановления нормального движения, задается в зависимости от района; согласно исходным данным Qохлс = =300С α = 0.115 - коэффициент, определяющий скорость старения изоляции; итак, ; (27) ; (28) В выражении (28) . (29) В выражениях (27), (28) и (29): a, b, g, h - постоянные в выражениях, аппроксимирующие зависимости разности температур обмотка-масло и масло - окружающая среда(они равны: a = 17,7; b = 5,3; g = 39,7; h = 15,3ºC); to - среднее время хода поезда основного типа по фидерной зоне; to = (48.65+45.3)/120 = 0.78 часа; τ = 3ч - тепловая постоянная времени масла. Используя выражение (29) получим: ; Согласно выражениям (27) и (28) получим: ; Используя выражение (25) получим: Так как F1<1 , то по полученной интенсивности износа F1 пересчёт номинального тока производить не надо. Если F1>1, то полученной интенсивности износа F1 производится пересчёт номинального тока, то есть находится такой ток, при котором относительная интенсивность износа будет номинальной по формуле: , (30) где nсг – число суток с предоставлением окон за год; nсг =суток. Выбор мощности трансформатора по току Ioном (в предположении, что износ изоляции обмотки происходит только в период восстановления нормального движения после окна) занижает мощность не более чем на 8%, поэтому необходимая расчетная мощность лежит в пределах [Smin и Smax], которые определяются по формулам: Smin = Kу×( 3× I0ном×Uш + Sp.pасч); (31) Smax= Kу ×( 3×K×I0ном ×Uш + Sp.pасч); (32) где Kу = 0,97 ; K = 1,08. Используя выражения (31) и (32) получим: Smin = Kу×( 3× I0ном×Uш + Sp.pасч) = 0.97×(3×878.8×27.5 + 10×103) = 80025.97 кВА; Smax= Kу ×( 3×K×I0ном ×Uш + Sp.pасч) = 0.97×(3×878.8×1.08×27.5 + 10×103) = 85652.05 кВА; 1.5.2 Уточнённый расчета мощности трансформатора Коэффициент, учитывающий износ изоляции обмотки за счет нагрева масла в период нормального графика: ; Более точное значение среднегодового износа находят по формуле: , ( 33) где nвл – число суток в весенне-летний период; nсг – число суток с предоставлением окон; = 21-2.5 –0.78 = 17.72 часа; , (34) где Qохл0 – эквивалентная температура в весенне-летний период; согласно исходным данным Qохл0 = 200 С; Согласно выражению (34) получим: ; Используя выражение (33) будем иметь: =0.00314; Используя выражение (30) произведём пересчёт номинального тока: = 286.8 А. Расчётная мощность Sрасч = Kу×( 3× Ioном×Uш + Sp.pасч) = 0.97×(3×286.8×27.5 + 10×103) = 32649.9 кВА : или Sрасч = 3× Ioном×Uш = 3×286.8×27.5 = 23659.7 кВА Вывод: выбранные трансформаторы по мощности проходят. 1.5.3 Проверка трансформаторов по максимальному току, максимально допустимому току и максимально допустимым температурам обмотки и масла Ток, соответствующий располагаемой мощности для тяги определим по формуле: , А (35) Используя выражение (35) получим: А. Коэффициент сгущения: <1.5; Максимальную температуру масла определим по формуле: <950 С; (36) Используя выражение (36) получим: 0С <95 0С; Максимальная температура обмотки: <1400 C; (37) Согласно выражению (37) будем иметь: <1400 C; В нормальных условиях заданные размеры движения должны быть обеспечены при работе одного трансформатора 95 0С; (38) 140 0 С; (39) где I1нт – ток, соответствующий мощности, которая может быть использована для тяги при работе одного трансформатора, который определяется по формуле (21), где Sнт 40 МВА. А. Согласно выражению (38) получим: 0С £ 950 С ; Используя выражение (39) получим: 0 С £ 1400 С; Вывод: Трансформаторы по максимальному току, максимально допустимому току и максимально допустимым температурам обмотки и масла проходят. 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОГО СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ОДНОЙ МЕЖПОДСТАНЦИОННОЙ ЗОНЫ ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОЙ И УЗЛОВОЙ СХЕМ ПИТАНИЯДля раздельной схемы питания: Общее сечение проводов контактной сети в медном эквиваленте: мм2, (40) где В0 – годовые удельные потери в проводах контактной сети рассматриваемой фидерной зоны, кВт×ч/Ом×год Энергию потерь по четному и нечетному пути определим по формуле: Wт = Iср × Uш × t × Np; (41) где Np = N / kнд = 100 / 1,15 = 87 пар/сутки; Uш= 25 кВ; t – время хода поезда в режиме тяги; tт.чет = 47.15/60 = 0.79 часа; tт.нечет = 45.3/60 = 0.76 часа; Iср – средний ток поезда, А. Согласно выражению (41) получим: для чётного пути: Wт.ч = Iср × Uш × t × Np =215.8×25×0.79×87=370798.35 кВт×ч; для нечётного пути: Wт.неч = Iср × Uш × t × Np = 204.4×25×0.76×87=337873.2 кВт×ч. Годовые удельные потери в проводах контактной сети определим по формуле: , кВт×ч/Ом×год. (42) где - напряжение контактной сети, кВ (=25 кВ); Tпер = 8 мин = 8/60 = 0.13 часа. t – полное время хода поезда по фидерной зоне, час. tт.чет = 48.65/60 = 0.811 часа; tт.нечет = 45.3/60 = 0.76 часа; Используя выражение (42) получим: для чётного пути: 451664.59 кВт×ч/Ом×год. Используя выражение (40) получим: мм2. для нечётного пути: 382042.92 кВт×ч/Ом×год. Используя выражение (40) получим: 284.32 мм2. Для узловой схемы питания: Общее сечение проводов контактной сети в медном эквиваленте: мм2, (43) Общий расход энергии определим по формуле: Wт = Wтч + Wтнч; (44) Согласно выражению (44) получим: Wт = Wтч + Wтнч =370798.35 + 337873.2 = 708671.55 кВт×ч. Годовые удельные потери в проводах контактной сети определим по формуле: (45) Используя выражение (45) получим: Экономическое сечение проводов контактной сети по (43): мм2. По результатам расчетов выбираем подвеску М120 + МФ100 + А185; для этой подвески сечение: F = 120+100+=328.82 мм²; 3. ПРОВЕРКА КОНТАКТНОЙ СЕТИ ПО НАГРЕВУДля подвески М120 + МФ100 + А185 допустимый ток 1230 А, его нужно сравнить с эффективными токами фидеров контактной сети при режиме максимальной пропускной способности Iфэ1 = 263,0 А< 1230 А; Iфэ2 = 612,3 А< 1230 A; Iфэ5 = 424,5 А< 1230 А; Iфэ4 = 320,0 А < 1230 A; Вывод: подвеска М120 + МФ100 + А185 по нагреву проходит. 4. ГОДОВЫЕ ПОТЕРИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В КОНТАКТНОЙ СЕТИ ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОЙ И УЗЛОВОЙ СХЕМЫ ПИТАНИЯЗначение потерь энергии определим по формуле: DWгод = Вo × l × ra; (45) где l - длина зоны,км; l =40км; ra - активное сопротивление подвески; для подвески М120 + МФ100 + А185; ra =0,055 Ом/км; Согласно выражению (45) получим: DWг.ч = 451664.59 × 40 × 0,055 = 993662.1 кВт×ч/год; DWг.неч = 382042.92 × 40 × 0,055 = 840494.42 кВт×ч/год; DWг.узл = 1443932.86 × 40 × 0,094 / 2 = 1588326.15 кВт×ч/год; DWг.разд = 993662.1 +840494.42 = 1834156.52 кВт×ч/год; 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПО СРАВНЕНИЮ С РАЗДЕЛЬНОЙ И УЗЛОВОЙ СХЕМ ПИТАНИЯПриведённые ежегодные расходы определим по формуле: Спр = Е × K + DА; (46) Е = Ен + Еa + Еo; где Ен = 0,12 - нормативный коэффициент эффективности; Еак.с. = 0,046 - амортизационные отчисления на контактную сеть; Еo = 0,03 - затраты на обслуживание; Еап.с. = 0,055 - амортизационные отчисления на пост секционирования; DА - стоимость потерь электроэнергии в год; DА = DWгод× Kэ, руб; (47) где Кэ = 0,09 руб/кВт×ч - стоимость электроэнергии; для раздельной схемы питания: Спр.разд = ( Ен + Еак.с. + Еo ) × Kкс + DА, руб; Kкс = 13000 × 40 = 520000 руб; ΔAразд = 1834156.52 × 0,09 = 165074,09 руб; Cпр.разд = (0,12 + 0,046 + 0,03) × 520000 + 165074.09 = 266994.09 руб; для узловой схемы питания Спр.узл = ( Ен + Еак.с. + Еo ) × Kк.с. + ( Ен + Еап.с.+ Е0 ) × Kп.с. + DА, руб; Kп.с. = 22000 руб; ΔAузл = 1588326.15 × 0,09 =142949.35 руб; Cпр.узл=(0,12+0,046+0,03)×520000+(0,12+0,055+0,03)×22000+142949.35 =249379.35 руб; Спр.узл = 249379.35 руб < Спр.разд = 266994.09 руб; Кузл =22000 руб > Кразд =0 руб; Срок окупаемости: 8 лет; (48) Используя выражение (48) получим: 8 лет; Вывод: вариант с узловой схемой наиболее выгоден, так как капиталовложения больше чем у раздельной, но ежегодные приведённые затраты меньше. Срок окупаемости 1.25 < 8 лет; 6. РАСЧЕТ СРЕДНЕГО УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ В КОНТАКТНОЙ СЕТИ ДО РАСЧЕТНОГО ПОЕЗДА НА УСЛОВНОМ ЛИМИТИРУЮЩЕМ ПЕРЕГОНЕ И БЛОК - УЧАСТКЕ ПРИ ПОЛНОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ6.1 Расчет среднего уровня напряжения в контактной сети до расчетного поезда на условном лимитирующем перегонеУсловный 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 условного перегона. Скорость поезда зависит от выпрямленного напряжения, которое пропорционально среднему за полупериод напряжению переменного тока. Поэтому в первую очередь интересуют именно эти значения напряжения и потерь напряжения. Расчет потерь напряжения тяговой сети и выпрямленных токов, приведённых к напряжению контактной сети: Потери напряжения в тяговой сети: DUc = DUk + DUp; (49) где D Uk - потери напряжения в контактной сети до расчетного поезда; D Uр - то же в рельсах; Расчет ведется аналогично как и при постоянном токе, поэтому надо привести сопротивление контактной сети и рельсов к постоянному току. Zкс=0,136 Ом/км - приведённое сопротивление контактной сети для подвески М120 + МФ100 + А185. , В (50) где U = 25000 В; Wkgд = I × t × U - расход энергии на движение расчетного поезда типа g, на 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; (51) где WgI и WgII -расход энергии на движение поездов типа g по фидерной зоне, по путям I и II; WgI(II) = II(II) × tI(II) × U кВт×ч; Потери напряжения на тяговой подстанции определим по формуле: DUn = 0,9 × kэф × хвт × ,В (52) где кэф = 0,97 - коэффициент эффективности, вводимый для перехода от вы прямленных токов к действующим. хвт -сопротивление трансформатора и внешней сети, равное: , Ом. (53) где Sн – номинальная мощность подстанции, кВ×А; uк =10.5 % -напряжение короткого замыкания трансформатора; Sкз – мощность короткого замыкания на вводах тяговой подстанции, кВ×А; j - угол сдвига первой гармоники тока относительно напряжения, равен 370. Iпмax - средний выпрямленный ток подстанции при максимальных размерах движения, равный: , А (54) где Iamax, Ibmax - нагрузки плеч определяемые при N = No. Средний уровень напряжения у ЭПС определим, используя выражение: U = 0,9×27500 - DUc - DUni , кВ; (55) 1. Средний уровень напряжения у поезда на условном перегоне: Определим по формуле (49): tI = 0,76 часа ; tkg = 0,13 часа ; tII = 0,79 часа ; m = 6 поездов ; WkgД = 230 × 0,13 × 25 = 747.5 кВт×ч; WgI = 204.4 × 0,76 × 25 = 3883.6 кВт×ч; WgII = 215.8 × 0,79 × 25 = 4262.05 кВт×ч; l1= 25.5 км; l2 = 7.5 км; l0к = 29 км; lк = 2.33 км. Используя выражение (50) получим:
=737.72 В. Согласно выражению (51) получим: Потери напряжения в тяговой сети согласно (49): DUc = DUk + DUp = 737.72 + 1546.88= 2284.6 В; Сопротивление трансформатора и внешней сети определим из выражения (53) , Ом. Средний выпрямленный ток подстанции при максимальных размерах движения определим по формуле (54): , А; Потери напряжения на тяговой подстанции определим по формуле (52): DUn = 0,9 × 0.97 × 1.18 × =971.12, В Средний уровень напряжения у поезда на условном перегоне определим, используя выражение (55): U = 0,9×27500 - DUc - DUni , кВ = 0,9×27500 – 2284.6 – 971.12 = 21494.28 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; (56) Средний уровень напряжения на блок-участке определим по формуле: Uбу = 27500 - 1,11 × (DUбу + DUni); (57) 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: tI = 0,76 часа ; tkg = 0,043 часа ; tII = 0,79 часа ; m = 6 поездов ; WkgД = 230 × 0,04 × 25 = 230 кВт×ч; WgI = 204.4 × 0,76 × 25 = 3883.6 кВт×ч; WgII = 215.8 × 0,79 × 25 = 4262.05 кВт×ч; Используя выражение (50) получим:
=800.91 В. Согласно выражению (51) получим: Потери напряжения в тяговой сети согласно (56): DUбу = DUk + DUp = 800.91+1762 = 2562.91 В; Потери напряжения на тяговой подстанции определим по формуле (52): DUn = 0,9 × 0.97 × 1.18 × =971.12, В Средний уровень напряжения на блок-участке согласно (57): Uбу = 27500 - 1,11 × (DUбу + DUni) = 27500 – 1.11×(2562.91+971.12) = 23577.23 В; 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 (58) где Zэ=12 Ом - приведённое сопротивление ЭПС; I - средний ток электровоза за tэ, приведённый к выпрямленному напряжению Пропускная способность определится как , (59) Пересчитаем межпоездной интервал и пропускную способность участка по формуле (58): Iср = 230 A; tэ = 8 мин; Тпер = 8 мин; Zэ = 12 мин; мин. Пропускную способность определим по формуле (59): пара поездов; пар поездов. 8. РАСЧЁТ МИНИМАЛЬНЫХ ТОКОВ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ И МАКСИМАЛЬНЫХ РАБОЧИХ ТОКОВ ДВУХ СХЕМ ПИТАНИЯ, ВЫБОР СХЕМЫ ЗАЩИТ КОНТАКТНОЙ СЕТИ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ8.1 Ток короткого замыкания может быть определён: , А (60) где Uнк = 25 кВ – номинальное напряжение контактной сети; lкз - расстояние от тяговой подстанции до места короткого замыкания, км; x и ra - индуктивное и активное сопротивления одного километра тяговой сети, Ом/км; Максимальный ток фидера определим в предположении что ток фидера составляет сумму тока трогания одного ЭПС и отнесённого к этому фидеру средних токов других ЭПС. При раздельном питании Iф max = Iтр + (nф1 - 1) × I1 , А; (61) где Iтр - ток трогания по тяговым расчётам, А; При узловой схеме питания: Iфmax = Iтр + (nф1 - 1)× + nф2 ×, А; (62) где nф1, nф2 - максимальное число ЭПС, которое может находится в фидерной зоне четного и нечетного путей. I1, I2 - средние значения разложенных поездных токов. Установки защиты должны удовлетворять условиям для ВЛ 80н; Iтр= 340 А; кз =1,2; кв = 0,85; кч =1,5; (63) 1. Расчет для раздельной схемы питания: Zтс = 0,094 + j×0,287 Oм/км; Согласно выражению (60) определим минимальный ток короткого замыкания: 1473.29 А; Максимальный ток фидера определим по формуле (61) Iф max ч = 340 + (6 - 1) × 215.8 = 1419 А; Iф max неч = 340 + (6 - 1) × 204.4 = 1362 А; Ток уставки защиты определим по формуле: , А (64) Согласно выражению (64) получим: А; Iкmin =1473.29 А< кч × Iуст = 3004.94 А условие не выполняется Максимальной токовой защиты не достаточно, необходимо снабдить схему электронной защитой фидера. 2. Расчет для узловой схемы питания Zтс=(0,094+j×0,287) Ом/км; Согласно выражению (60) определим минимальный ток короткого замыкания: 2279.1 А; Максимальный ток фидера определим по формуле (62): Iф max ч = 340 + (6 - 1) × + 6 ×= 1491.7 А; Iф max неч = 340 + (6 - 1) × + 6 × = 1497.2 А; Ток установки защиты определим по формуле (64): А; Iкmin =2279.1 А< кч × Iуст = 3170.54 А; условие не выполняется Максимальной токовой защиты не достаточно, необходимо снабдить схему электронной защитой фидера. 8.2 Расчет уставок электронной защиты фидера ТП Первая ступень защиты - ненаправленная дистанционная защита является основной и отключает без выдержек времени в пределах 80-85% зоны. При коротком замыкании рядом с шинами подстанции предусмотрен автоматический перевод первой ступени защиты в режим токовой отсечки. Этот перевод обусловлен понижением напряжения на шинах тяговой подстанции до определённого уровня. Вторая ступень защиты - направленная защита с выдержкой времени 0,5 сек. Она резервирует первую ступень защиты. Во второй ступени используется фазовый орган, который ограничивает характеристику срабатывания реле в заданном диапазоне. Расчет установок электронной защиты Определение сопротивления тяговой подстанции , Ом (65) Сопротивление срабатывания первой ступени защиты Zcpi = kотс × Zвхi , Ом; (66) где kотс = 0,8 - коэффициент отстройки Zвхi - входные сопротивления в конце защищаемой зоны, Ом; Zвх = Z1 × l ,Ом; (67) Z1 - сопротивление одного пути двухпутного участка. Выбранное сопротивление Zсрi проверяется на селективность по отношению к токам нагрузки: (68) где Zнmin - минимальное сопротивление нагрузки, Ом; Ом; (69) где кв = 0,9; кн = 1,2; Upmin = 25 кВ; При понижении напряжения на шинах тяговой подстанции ненаправленная дистанционная защита переводится в режим токовой отсечки. Напряжение перевода: , В; (70) где Ukmin- минимальное напряжение при коротком замыкании в конце линии; , В ; (71) Umin = 0,9 × 27500 = 24750 В; где Z2 - сопротивление двухпутного участка при соединении контактных подвесок, Ом; Ток срабатывания отсечки: Iсзуто= кн × Iкзmax; (72) где Iкзmax - максимальный ток короткого замыкания, протекающий через фидер; , А; (73) Umax = 1,05 × 27500 = 28875 В; Выбранное значение Iсзуто проверяется: ; (74) Сопротивление срабатывания направленной дистанционной защиты(вторая ступень) Zсз|| = kч × Zкзmax; (75) где Zкзmax - максимальное сопротивление при коротком замыкании на шинах смежной подстанции; Zкзmax = 2 × (Z2 × lca + Z1 × lсв), Ом; (76) Расчет: Определяем сопротивление тяговой подстанции и внешней сети по формуле (65) : 5.07 Ом; Z1 =Z2 == 0.302 Ом; Согласно выражению (67): Zвх = 0,302 × 20 = 6,04 Ом; Сопротивление срабатывания первой ступени защиты определим по формуле (66) Zсзi = 0,8 × 6,04 = 4,832 Ом; Выбранное сопротивление проверяем на селективность по отношению к токам нагрузки фидера, используя выражение (68) Минимальное сопротивление определим по формуле (69): Zнmin = 25000 / 1497.2 = 16,7 Ом; 5,1012,525 Ом; Минимальное напряжение при коротком замыкании в конце линии по формуле(71): В; Напряжение перевода в токовую отсечку по формуле (70): Uсзто = 6727.72 / 1,2 = 5606.43 В; Максимальный ток короткого замыкания в конце линии по формуле (73): А; Ток срабатывания токовой отсечки по формуле (72): Iсзуто= кн × Iкзmax = 1.2 × 2599 = 3118.8 А ; Проверяем ток срабатывания защиты на селективность по отношению к токам нагрузки по формуле (74): Условие выполняется Сопротивление срабатывания второй ступени защиты. Максимальное сопротивление короткого замыкания на шинах смежной подстанции определим по формуле (76): Zкзmax = 2 × (0,302 × 20 + 0,302 × 20) = 24.16 Ом; Сопротивление срабатывания второй ступени защиты по формуле (75): Zсз|| = 24,16 × 1,5 = 36,24 Ом; Вывод: электронная защита фидера контактной сети полностью удовлетворяет условиям нормальной работы, так как она надёжно отстроена от минимального сопротивления нагрузки и максимальных токов нагрузки фидеров для узловой схемы. 9. РАСЧЕТ РЕАКТИВНОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ, МОЩНОСТЬ УСТАНОВКИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИИ И ЕЁ ПАРАМЕТРЫ Рис.2. Схема включения компенсирующей установки на тяговой подстанции. Q = U×I×sin(37º) P = U×I× cos(37º) 9.1 Определение реактивной мощности плеч питания: Q| = 27,5 × 412 × sin(37º) = 6818.56 кВ×Ар; Q|| = 27,5 × 465.8 × sin (37º) = 7708.95 кВ×Ар; 9.2 Определение активной мощности плеч питания P| = 27,5 × 412 × cos(37º) = 9048.54 кВт; P|| = 27,5 × 465.8 × cos(37º) = 10230.12 кВт; 9.3. Определение экономического значения реактивной мощности tg(φэ) = 0,25 Qэ = tg(φэ)×P кВ×Ар Qэ| = 0,25 × 9048.54 = 2262.135 кВ×Ар; Qэ|| = 0,25 × 10230.12 = 2557.53 кВ×Ар; 9.4 Мощность, подлежащая компенсации Qку = Q - Qэ Qку| = 6818.56 – 2262.135 = 4556.425 кВ×Ар Qку|| = 7708.95 – 2557.53 = 5151.42 кВ×Ар; 9.5 Ориентировочное значение установленной мощности КБ Qуст = Qку / kg; kg = 0,5; Qуст| = 2 × 4556.425 = 9112.85 кВ×Ар; Qуст|| = 2 × 5151.42 = 10302.84 кВ×Ар; 9.6 Количество последовательно включенных конденсаторов: M = [ Uтс / Uкн ] × 1,1 × 1,05 × 1,15 × 1,15 где 1,1 - коэффициент, учитывающий номинальный разброс; Uкн - номинальное напряжение 1-го конденсатора = 1,05 кВ; 1,15 – коэффициент, учитывающий увеличение напряжения на КБ от индуктивности защитного реактора; 1,15 - коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев конденсаторов токами внешних гармоник и солнечной радиации; М = 27500 / 1050 × 1,53 = 40 шт; 9.7 Мощность одной последовательной цепи Q1уст = 40 × (50 , 60 , 75 , 125) = 2000 , 2400 , 3000 , 5000 кВ×Ар; Количество параллельных ветвей в КБ: N = Qуст / ( Qкн × M )
Для 1-ого плеча питания: КЭК - 1,05 -125 Для 2-ого плеча питания: КЭК - 1,05 -125 9.8 Параметры КБ: Iкн = Qкн / Uкн; Xкн = Uкн² / Qкн; ; Хкб = Хкн × М / N; Cкб = Скн × N / M;
9.9 Индуктивность реактора:
9.10 Параметры КУ: Xзр = 2×p×f × Lзр Хку = Хкб - Хзр; ; ; Qуст = Qкб × М × N;
9.11 коэффициент использования КБ kq = Qп / Qуст Iикб = Iкб × N kи = Iикб / Iку Uакб = M × Uкн Uкб = Iикб × Хкб
9.12 Увеличение напряжения в точках включения , Ом; Ом; DU = Iикб ×Хсум ΔU| = 238 × 1.15 = 273.7 В; ΔU|| = 357.15 × 1.15 = 410.72 В; Определение стоимости активной и реактивной энергии за год Wp =(9048.5 + 10230.12) × 8760 = 168 880 711.2 кВт×ч; cp = 0.09 руб/кВт×ч; Cp = 168 880 711.2 × 0.95 × 0.09 = 14 439 300.81 руб; Wq = (6818.56 + 7708.95) × 8760 = 127 260 900.0 кВАр; cq = 0.09 × 0.1 = 0.009 руб/кВт×ч Cq = 127 260 900.0 × 0.95 × 0.009 = 1 571 382.5 руб Стоимость реактивной энергии скомпенсированной с помощью установок компенсации: Сqк = (4556.425 + 5151.42 ) × 0,95 × 8760 × 0,009 = 727 098.17 руб СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 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. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, рефераты на тему, сочинения, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое. |
||
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна. |