Расчёт системы электроснабжения электрической железной дороги (стр. 4 из 7)

, МВ×А (20)

где K_у= 0.97 – коэффициент участия в максимуме районной нагрузки.

S_p.pасч – мощность районных потребителей; согласно исходным данным:

S_p.pасч = 10 МВА;

Мощность тяги

Используя выражение (20) получим:

МВ×А.

По мощности S_нт определим соответствующий ей номинальный ток для двух трансформаторов:

, А (21)

где U_ш – напряжение на шинах тяговой подстанции U_ш = 27.5 кВ;

Согласно выражению (21) будем иметь:

А.

Кратность нагрузки по обмоткам трансформатора

1. Для заданного количества поездов

; (22)

где I_эо - эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для заданного режима, А; Используя выражение (22) получим:

;

2. Для режима сгущения

; (23)

где I_эсг - эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для режима сгущения, А;

Используя выражение (23) получим:

;

3. Для максимального режима

, А (24)

Если K_max³ 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 Q_интб - температура наиболее нагретой точки, при которой срок службы трансформатора условно принят за единицу,

Q_интб =98⁰ С;

Q_охлс - температура окружающей среды в период восстановления нормального движения, задается в зависимости от района; согласно исходным данным Q_охлс = =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);

t_o - среднее время хода поезда основного типа по фидерной зоне; t_o = (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 n_сг – число суток с предоставлением окон за год;

n_сг =

суток.

Выбор мощности трансформатора по току I_oном (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 [S_min и S_max], которые определяются по формулам:

S_min = K_у×( 3× I_0ном×U_ш + S_p.pасч); (31)

S_max= K_у×( 3×K×I_0ном×U_ш + S_p.pасч); (32)

где K_у = 0,97 ; K = 1,08.

Используя выражения (31) и (32) получим:

S_min = K_у×( 3× I_0ном×U_ш + S_p.pасч) = 0.97×(3×878.8×27.5 + 10×10³) = 80025.97 кВА;

S_max= K_у ×( 3×K×I_0ном ×U_ш + S_p.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 n_вл – число суток в весенне-летний период;

n_сг – число суток с предоставлением окон;

= 21-2.5 –0.78 = 17.72 часа;

, (34)

где Q_охл0 – эквивалентная температура в весенне-летний период; согласно исходным данным Q_охл0 = 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

S_расч = K_у×( 3× I_oном×U_ш + S_p.pасч) = 0.97×(3×286.8×27.5 + 10×10³) = 32649.9 кВА :

или

S_расч = 3× I_oном×U_ш = 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 I_1нт – ток, соответствующий мощности, которая может быть использована для тяги при работе одного трансформатора, который определяется по формуле (21),

где S_нт 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 ПИТАНИЯ

Для 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:

W_т = I_ср× U_ш× t × N_p; (41)