Проект реконструкции контактной сети станции Айдырля

 

где  К_у – коэффициент участия районной нагрузки в максимуме;

S_р  – мощность районной нагрузки, МВ А.

 

.

 

Находим часть  номинального тока, приходящаяся на тягу поездов по формуле:

 

, (1.14)

 

где U_ш – напряжение на вторичной обмотке силового понизительного трансформатора, равное 27,5кВ.

 

.

 

Для расчета  средней интенсивности износа изоляции обмотки трансформатора определим  отношения:

 

.                                           (1.15)

 

,

 

учитывая что к_мах<1,5 то трансформатор выбран верно.

Найдем среднюю  интенсивность износа изоляции обмотки  трансформатора в сутки предоставления окна:

 

, (1.16)

 

где Ө_0ном – номинальная температура наиболее нагретой части обмотки,

равная 98⁰С;

Ө_0ссг = 29 ⁰С – температура окружающей среды в период восстановления нормального движения поездов, задается в зависимости от района;

α – коэффициент равный 0,115 1/⁰С.

 

; (1.17)

. (1.18)

 

В формулах 1.17 величины b, a, g и h постоянные, аппроксимирующие зависимости разности температур “обмотки - масло” и “масло - окружающая среда” -  b=2,5, a=20,5, g=39,7 и h=15,3⁰С /4, стр.398/;

 t₀ – среднее время хода по фидерной зоне поездов основного типа в четном и нечетном направлениях;

τ_м – постоянная времени масла её можно принять 2,5ч для трансформаторов мощностью до 32МВА.

 

;

;

;

 

По полученной средней интенсивности износа Х производится пересчет номинального тока. Находится такой расчетный номинальный ток, при котором относительная интенсивность износа изоляции будет нормальной, по формуле:

 

, (1.19)

 

где  n_сг – число суток с предоставлением окон за год, в курсовом проекте можно принять равным 2/3 числа суток в весенне-летний период.

 

,

 

так как выполняется  условие I_оном ≤ I_НТ то продолжаем расчет.

Трансформаторы, выбранные по износу изоляции, должны быть проверены по наибольшему допустимому току и наибольшей допустимой

температуре обмотки и масла.

Наибольшая  температура масла может быть определена по формуле:

 

. (1.20)

.

 

Наибольшая  температура обмотки определим  по формуле:

 

. (1.21)

,

 

т.к. Ө_{м наиб}<95⁰С и Ө_{об наиб}<140⁰С, то принятые к установке трансформаторы выбраны верно.

 

1.3 Расчет площади  сечения проводов контактной  сети

для двух схем питания

 

Площадь сечения проводов контактной сети определяется экономическим расчетом с последующей проверкой на нагревание /2, стр.13/.

Расход электрической  энергии на движение одного поезда определяется по неразложенной кривой по следующим формулам:

Для участков переменного  тока:

A= , (1.22)

 

где U_cp - среднее расчетное напряжение в контактной сети, 25 кВ;

К_м - коэффициент мощности нагрузки, равный 0.85.

 

;

(1.23)

.

;

 

Раздельная схема питания  путей при отсутствии рекуперации

 

,  (1.24)

 

где ∆А_сут - расход энергии на движение одного поезда по фидерной зоне, кВт∙ч;

r_экв - сопротивление контактной подвески одного пути, Ом/км;

А_Т- расход энергии на движение всех поездов за период Т=24 часа по фидерной зоне, кВт∙ч;

U - напряжение в контактной сети, кВ;

n - наибольшее число поездов в фидерной зоне;

N_чет, N_нечет - среднесуточные размеры движения по четному и нечетному пути;

n - наибольшее число пар поездов, могущих одновременно занимать фидерную зону, вычисляется как средняя величина от поездов по обоим путям;

r_экв - сопротивление всех проводов обеих путей, Ом/км;

А_T - расход энергии на движение всех поездов за период Т=24 часа.

 

По обоим путям фидерной зоны, кВ∙ч.

 

;

 

.

 

Узловая схема питания  путей /1. стр.14 /

 

, (1.22)

 

где А_чет, А_неч - расход энергии на движение одного поезда по четному и нечетному пути соответственно, кВ∙ч;

t_тчет, t _тнечет - время потребления тока поездом на четном и нечетном пути соответственно, час.

 

 

Величина годовых удельных потерь в проводах контактной сети рассматриваемой фидерной зоны определяется по формуле:

 

 ,                                                       (1.23)

 

где ∆А_год - годовые потери энергии в проводах фидерной зоны, кВт-ч;

для раздельной схемы  питания:

 

;

.

 

для узловой схемы:

 

.

 

Расчет экономической  площади сечения проводов контактной сети в медном эквиваленте для  одной фидерной зоны двухстороннего питания, при сроке окупаемости 8 лет, можно провести по формуле /2/:

 

.                                               (1.24)

 

для раздельной схемы  питания:

 

;

.

 

для узловой схемы

 

.

 

Выберем тип контактной подвески с указанием допустимой нагрузки по току из таблицы 7.2 /2/, а также найдем электрическое сопротивление /2/.

Примем к проектированию контактную подвеску ПБСМ 95 + МФ 100

(Р 75), сопротивление которой представлены в таблице 7.2 методических указаний /2, стр.16/.

 

1.4. Проверка  выбранной площади сечения проводов

контактной сети на нагревание

 

Проверка на нагревание проводов как при постоянном так  и при переменном токе производится сравнением наибольших эффективных  рабочих нагрузок фидеров с допустимыми  для данного типа подвески.

Расчет производится для одной наиболее нагруженной фидерной зоны.

Определение величины эффективного тока фидера выполняется для одного пути наиболее нагруженной фидерной зоны при раздельном питании путей  по формуле:

 

,    (1.25)

 

где U -среднее расчетное напряжение в контактной сети (3 или 25) кВ;

- суммарное полное время хода  всех поездов по фидерной зоне, ч;

-тоже под током, ч;

N - количество поездов, проходящее за сутки по наиболее нагруженному пути фидерной зоны в нормальном режиме.

 

Выражения и можно найти следующим образом:

 

,

,

.

Полученное значение эффективного тока получается меньше допустимого тока подвески /2, стр.16/, это означает, что выбранная контактная подвеска удовлетворяет условиям нагрева.

 

1.5. Экономическое  сравнение двух схем питания  контактной сети

фидерной зоны производится по приведенным затратам:

 

,                                            (1.26)

 

где С_пр -приведенные затраты на сооружение и содержание контактной сети;

С_э – эксплуатационные расходы;

Е_Н - коэффициент экономической эффективности капитальных вложений, равный 0,15;

К - капитальные вложения в контактную сеть рассматриваемого варианта.

Эксплуатационные  расходы могут быть определены по формуле:

 

,     (1.27)

 

где a - амортизационные отчисления, составляющие 4,6% от капитальных затрат;

С_а - стоимость 1кВт·ч активной энергии;

DA_год - годовые потери электроэнергии в контактной сети рассматриваемого варианта, кВт·ч.

Капитальные вложения при раздельной работе путей могут  быть определены по формуле:

 

,                                (1.28)

 

где С_кп - стоимость 1км контактной подвески;

l - длина фидерной зоны, км;

n - число путей.

При узловой  схеме питания:

 

,                   (1.29)

 

где К_пс - стоимость поста секционирования.

Получаем для  раздельной схемы питания:

 

 

 

Получаем для  узловой  схемы питания:

 

 

 

Экономически выгодным является вариант с наименьшими приведенными затратами, то есть узловая схема питания.

6. Расчет потери напряжения в тяговой сети до расчетного поезда

 

Среднее значение напряжения на блок-участке U_бу за время хода поезда под током для участка переменного тока

 

,     (1.30)

 

где U_о - напряжение на шинах тяговой подстанции 27,5 кВ для подстанций переменного тока;

DU_бу - падение напряжения в тяговой сети до расчетного поезда на лимитирующем блок-участке за время , определяемое из кривой DU_бу=f(t);

DU_п - падение напряжения на внутреннем сопротивлении подстанции.

Коэффициент 1,11 введён для перехода к потере действующего напряжения.

Для построения  кривой DU_бу=f(t) можно использовать метод равномерного сечения графика движения поездов с составлением мгновенных схем нагрузок поездов. Предварительно следует для расчетной зоны построить график движения поездов. Из графика взять фрагмент, равный наименьшему межпоездному интервалу в том месте, где предполагаются наибольшие потери напряжения. Для построения кривой потери напряжения в тяговой сети до поезда необходимо использовать метод характерных сечений или метод равномерного сечения графика движения, с последующим составлением мгновенных схем.

Потеря напряжения до поезда k определяется как сумма двух слагаемых:

 

                                 (1.31)

 

где   − потеря напряжения от нагрузок, лежащих на том же пути той же части схемы (расчетная тяговая подстанция Теренсай (А) – узел «С» или узел «С» − соседняя тяговая подстанция Шильда (В) ), где и нагрузка k, в предположении, что в точке C имеется подстанция;

 − потеря напряжения от тока I_C в узле «C» между подстанциями A и B, т. е. как бы от уравнительного тока, текущего к фиктивной подстанции C.

Первое слагаемое  в этом случае определяется следующим  образом.

При расположении нагрузки k между расчетной тяговой подстанцией (А) и узлом «С» поста секционирования из методических указаний / 2, рис. 10.4/:

 

  .         (1.32)

 

При расположении нагрузки k между узлом «С» поста секционирования и соседней тяговой подстанцией (В) из методических указаний /2, рис. 10.5/:

 

.  (1.33)

 

Второе слагаемое  определяется следующим образом.

При расположении нагрузки k между расчетной тяговой подстанцией Теренсай (А) и узлом «С» поста секционирования:

 

.               (1.34)

 

При расположении нагрузки k между узлом «С» поста секционирования и соседней тяговой подстанцией Шильда (В):

 

.                         (1.35)

 

Ток фиктивной  подстанции C ( I_C ) будет определяться выражением:

 

,                            (1.36)

 

где , , , - составляющие токов,  со всех 4-х участков (для двухпутного участка), перенесенных в точку С.

Под участками  понимаются:

  - участок между расчетной тяговой подстанцией А и узлом «С» на первом пути;

  - участок между расчетной тяговой подстанцией А и узлом «С» на втором пути;

  - участок между узлом «С» и соседней тяговой подстанцией В на первом пути;

  - участок между узлом «С» и соседней тяговой подстанцией В на первом пути.

Эти составляющие определяются следующим образом:

 

    (1.37)

 

В приведенных  выше формулах:

- расстояние между расчетной  тяговой подстанцией и постом секционирования,

- эквивалентное сопротивление  одного пути двухпутного участка,  Ом/км; 1 – путь, на котором находится  расчетная нагрузка; 2 – соседний  путь;