ВВЕДЕНИЕ

Вся совокупность устройств, начиная от генератора электростанции и кончая тяговой сетью, составляет систему электроснабжения электрифицированных железных дорог. От этой системы питаются электрической энергией, помимо собственно электрической тяги (электровозы и электропоезда), также все нетяговые железнодорожные потребители и потребители прилегающих районов. Поэтому электрификация железных дорог решает не только транспортную проблему, но и способствует решению важнейшей народнохозяйственной проблемы – электрификации всей страны.

Главные преимущества электрической тяги перед автономной (имеющей генераторы энергии на самом локомотиве) определяются централизованным элекроснабжением и сводятся к следующему:

1. Производство электрической энергии на крупных электростанциях приводит, как всякое массовое производство, к уменьшению её стоимости, увеличению их к.п.д. и снижению расхода топлива.

2. На электростанциях могут использоваться любые виды топлива и, в частности, малокалорийные – нетранспортабельные (затраты на транспортировку которых не оправдываются). Электростанции могут сооружаться непосредственно у места добычи топлива, вследствие чего отпадает необходимость в его транспортировке.

3. Для электрической тяги может использоваться гидроэнергия и энергия атомных электростанций.

4. При электрической тяге возможна рекуперация (возврат) энергии при электрическом торможении.

5. При централизованном элетроснабжении потребная для электрической тяги мощность практически не ограничена. Это даёт возможность в отдельные периоды потреблять такие мощности, которые невозможно обеспечить на автономных локомотивах, что позволяет реализовать, например, значительно большие скорости движения на тяжелых подъёмах при больших весах поездов.

6. Электрический локомотив (электровоз или элктровагон) в отличие от автономных локомотивов не имеет собственных генераторов энергии. Поэтому он дешевле и надёжнее автономного локомотива.

7. На электрическом локомотиве нет частей, работающих при высоких температурах и с возвратно-поступательным движением (как на паровозе, тепловозе, газотурбовозе), что определяет уменьшение расходов на ремонт локомотива.

Преимущества электрической тяги, создаваемые централизованным электроснабжением, для своей реализации требуют сооружения специальной системы электроснабжения, затраты на которую, как правило значительно превышают затраты на электроподвижной состав. Надёжность работы электрифицированных дорог зависит от надёжности работы системы электроснабжения. Поэтому вопросы надёжности и экономичности работы системы электроснабжения существенно влияют на надёжность и экономичность всей железной дороги в целом.

РЕФЕРАТ

В данном курсовом проекте произведён расчёт системы электроснабжения электрической железной дороги, а именно 2-х путного участка, электрифицированного на однофазном токе промышленной частоты. Определена мощность и количество тяговых трансформаторов одной ТП, определено экономическое сечение проводов контактной сети, рассчитаны годовые потери в контактной сети, для раздельной и узловой схемы, произведен технико-экономический расчет для сравнения схем. произведен расчет среднего уровня напряжения в контактной сети, рассчитаны минимальные токи короткого замыкания и выбрана защита расчетного участка от тока короткого замыкания, а также рассчитано реактивное электpопотpебление расчетной тяговой подстанции, мощность установки параллельной компенсации и её параметры.

ЗАДАНИЕ

1. Определить мощность тяговой подстанции, выбрать мощность и количество тяговых трансформаторов

2. Определить экономическое сечение проводов контактной сети межподстанционной зоны для раздельной и узловой схемы питания

3. Рассчитать годовые потери электрической энергии в контактной сети для этих схем

4. Провести проверку выбранного сечения проводов контактной сети по нагреву

5. Провести технико-экономический расчет для сравнения раздельной и узловой схем питания

6. Для схемы раздельного питания произвести расчет среднего уровня напряжения в контактной сети до расчетного поезда на условном перегоне и блок участке при максимальном использовании пропускной способности

7. Рассчитать перегонную пропускную способность с учетом уровня напряжения

8. Рассчитать минимальный ток к.з. и максимальные рабочие токи двух схем питания, выбрать схемы защит контактной сети от коротких замыканий

9. Составить принципиальную схему питания и секционирования контактной сети расчетного участка

Рассчитать реактивное электpопотpебление расчетной тяговой подстанции, мощность установки параллельной компенсации и ее параметры

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Схема участка с упрощенными тяговыми расчетами

Типы тяговых подстанций II и III;

2. Расположение тяговых подстанций:

ТП №1 L₁ = 18 км;

ТП №2 L₂ = 62 км;

Тип дороги – магистральная;

3. Число путей - 2

4. Тип рельсов - P65

5. Размеры движения:

Число пар поездов в сутки: 75

6. Минимальный межпоездной интервал θ_o = 10 мин;

Т_вх = 3 ч;

7. Номинальное напряжение тяговых подстанций U_н = 27.5 кВ;

8. Продолжительность периода повышенной интенсивности движения:

T_вос=1,7 часа;

9. Трансформаторная мощность районных потребителей S =5 МВ×А;

10. Мощность короткого замыкания на вводах подстанции S_кз = 700 МВ×А;

11.Эквивалентная температура в весенне-летний период и температура в период повышенной интенсивности движения после окна: θ_c = 25ºС; θ_o = 15ºС;

12.Длительность весенне - летнего периода n_вл = 230 суток;

13.Амортизационные отчисления:

а) Контактная сеть а_к = 4,6 %;

б) Посты секционирования а_п= 5,5 %;

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ И КОЛИЧЕСТВА ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

1.1 Определение средних и эффективных значений тока поезда, фидеров контактной сети тяговой подстанции

а) строим зависимость тока поезда от времени и расстояния I_n(l),I_n(t);

б) располагаем тяговые подстанции;

в) строим векторные диаграммы напряжений тяговых подстанций

г) определяем поездные токи на каждом километре в четном и нечетном направлении по зависимости поездного тока от расстояния I_n(l)

Методика расчета токов фидеров контактной сети:

Для одностороннего питания ток поезда полностью равен току фидера: I_ф = I_п. Для двухстороннего питания ток поезда распределяется между фидерами смежных подстанций обратно пропорционально расстояниям:

(1)

Рис.1

Кривые поездного тока раскладываем по фидерам смежных подстанций четного и нечетного пути по формулам (1) для схемы раздельного питания пути и заносим в таблицу 1.

По данным таблицы 1 строим кривые токов фидеров расчетной тяговой подстанции I_ф(l), разложенная кривая поездного тока. По разложенной кривой поездного тока определяем средние и эффективные токи фидеров контактной сети и другие числовые характеристики расчетной тяговой подстанции. Также выбираем самую загруженную межподстанционную зону, и производим расчет средних и эффективных токов четного и нечетного пути.

Таблица 1. Поездной ток по километрам четного и нечетного пути и фидеров тяговых подстанций

Расстояние от ТП, км	I_нечетПоезда, А	I_четпоезда, А	ТП1				ТП2
Расстояние от ТП, км	I_нечетПоезда, А	I_четпоезда, А	I_ф1,А	I_ф2,А	I_ф5,А	I_ф4,А	I_ф1,А	I_ф2,А	I_ф5,А	I_ф4,А
0	0	120	0	120
1	0	280	0	280
2	160	320	160	320
3	180	280	180	280
4	180	330	180	330
5	180	330	180	330
6	180	330	180	330
7	180	330	180	330
8	180	330	180	330
9	180	330	180	330
10	180	330	180	330
11	180	320	180	320
12	180	270	180	270
13	180	240	180	240
14	170	190	170	190
15	200	170	200	170
16	220	160	220	160
17	240	160	240	160
18	270	160	270	160
19	300	160	156	300	0	4
20	300	160	153	293	7	7
21	300	160	149	286,5	13,5	11
22	320	0	0	298	21	0
23	240	0	0	218	22	0
24	0	120	104	0	0	16
25	160	320	269	135	25	51
26	160	280	229	131	29	51
27	160	240	191	127	33	49
28	200	220	170	154,5	45,5	50
29	210	210	157,5	157,5	52,5	52,5
30	210	200	145,5	153	57	54,5
31	210	200	141	148	62	59
32	210	190	129,5	143	67	60,5
33	210	180	118,5	138,5	71,5	61,5
34	210	170	108	133,5	76,5	62
35	210	165	101	129	81	64
36	210	160	94,5	124	86	65,5
37	210	160	91	119	91	69
38	230	230	125,5	125,5	104,5	104,5
39	200	260	136	104,5	95,5	124
40	190	270	135	95	95	135
41	170	270	129	81	89	141
42	150	270	123	68	81	147
43	140	270	116,5	60,5	79,5	153,5
44	140	270	110,5	57	83	159,5
45	140	270	104,5	54	86	165,5
46	140	270	98	51	89	172
47	140	270	92	47,5	92,5	178
48	140	270	86	44,5	95,5	184
49	140	270	80	41,5	98,5	190
50	200	240	65,5	54,5	145,5	174,5
51	240	200	50	60	180	150
52	240	190	43	54,5	185,5	147
53	240	190	39	49	191	151
54	240	190	34,5	43,5	196,5	155,5
55	230	190	30	36,5	193,5	160
56	230	190	26	31,5	198,5	164
57	230	190	21,5	26	204	168,5
58	230	180	16,5	21	209	163,5
59	220	180	12	15	205	168
60	220	180	8	10	210	172
61	0	180	4	0	0	176
62	0	200	0	0	0	200
63	0	250	250	0
64	0	280	280	0
65	0	280	280	0
66	0	280	280	0
67	0	280	280	0
68	0	280	280	0
69	0	240	240	0
70	0	200	200	0
71	0	200	200	0
72	0	200	200	0
73	160	200	200	160
74	170	200	200	170
75	170	150	150	170
76	190	150	150	190
77	200	150	150	200
78	200	150	150	200
79	200	150	150	200
80	200	150	150	200

Методика расчета:

Расчёт системы электроснабжения электрической железной дороги (стр. 1 из 7)

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ И КОЛИЧЕСТВА ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ