Составление и расчет мгновенных схем

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;

I_сj - ток, протекающий по участку сети длиной L_j, км;

I_i - ток i-ого поезда, А;

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

DР - потери мощности, кВт;

n - число поездов в фидерной зоне.

Расчет DU и DР 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	2л	0	1000	0	3300	0		0
1	13л	4,8	1180	387	2913	387		457
2	2л	1	1000	68	3232	68		68
2	13л	3,9	1100	293	3007	293		323
3	2л	1,8	2000	246	3054	246		492
3	13л	2,9	1040	206	3094	206		215
4	2л	2,8	1920	368	2932	368		706
4	13л	1,9	0	0	3300	0		0
5	2л	3,8	1560	405	2895	405		633
5	13л	0,9	0	0	3300	0		0
6	2л	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	1л	6,4	1580	692	2608	692		1093
Всего							13013
ДРср							651

Среднее значение потери мощности в сети в целом для участка составило Д Р_ср = 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 ДР_ср 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 DU_Э = 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 U_Э = 2700 В, а минимальное рассчитанное U_Э = 2779 В.

7 Расчет мощности тяговой подстанции станции Б

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

 (7.1)

Где U_тп - напряжение на шинах тяговой подстанции, U_ТП = 3300 В;

I_ср - средний ток подстанции, I_ср = 1436 А.

 кВт.

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

 (7.2)

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

S_р - потребная трансформаторная мощность для питания районной нагрузки, кВА

K_р -коэффициент, учитывающий несовпадение максимумов тяговой и районной нагрузок, К_р = 0,93.

Районная нагрузка определяется по формуле

 (7.3)

Где a_р - доля трансформаторной мощности тяговой подстанции, приходящаяся на районную нагрузку a_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;

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

К_З = 1,08;

К_сн - коэффициент, учитывающий мощность собственных нужд электровоза.

К_сн = 1,05;

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

кВА.

Коэффициент полезного действия тяговой сети рассчитывается по формуле

 (7.6)

Где i_а, i_б, i_в - средние токи тяговых подстанций А, Б и В, А;

DР_ср - среднее значение потерь мощности в сети, DР_ср = 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 U_Э = 2700 В, а минимальное рассчитанное U_Э = 2779 В.

Значение эффективного тока фидера составило I_эфф = 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 h = 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.