Расчет потерь напряжения на тяговых подстанциях

8.2. Расчет потерь напряжения на тяговых подстанциях

 

 Результатом работы программы являются значения потерь и уровня напряжения (В) по фазам, отношения напряжений фаз Uоп/Uот, Uсв/Uоп, значения нагрузок плеч с отстающей и опережающей фазой (А) и величина приведенного к 27.5 кВ сопротивления одной фазы (Ом).

 

АЛГОРИТМ РАСЧЕТА:

 Расчет производится по методике работы [1], согласно которой потеря напряжения для k-го поезда на подстанции переменного тока равна

DUпк = DUл*(L-Lk)/L+DUп*Lk/L, В, (18)

где DUл, DUп - потеря приведенного выпрямленного напряжения на левой и правой подстанции, В;

 Lk - расстояние от левой подстанции до k-й нагрузки, км;

 L - длина фидерной зоны, км;

DUп = Z*(2*I1+I2)/3, В; (19)

где I1 - приведенный выпрямленный ток плеча подстанции, питающего рассматриваемую фидерную зону, А;

 I2 - то же для смежного плеча питания;

Z - условное эквивалентное приведенное сопротивление подстанции,

Ом; Z = 0.72*(Xs+Xт)/(1-a), Ом; (20)

Xs = 3*Uн^2/Sкз; (21)

 Xт = 3*Uк%*Uн^2/(100*Sн); (22)

Iэкв = 2*I1/3+I2/3; (23)

I1 = [(1-ti/(z*t))*A1/24+A1i/tim]/(kэф*U), А; (24)

I2 = A2/(24*kэф*U*T), А; (25)

 где z - число путей;

 kэф=0.97 - условный коэффициент эффективности для выпрямительных электровозов.

 

 Расчет производится при помощи подпрограммы blok11 программного комплекса BLOK.

Порядок выполнения расчета:

ПРИЗНАК ЧИСЛА ПУТЕЙ = 2

ЧИСЛО ТИПОВ ПОЕЗДОВ = 6

 СУТОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

 1 -ГО ТИПА : 40

 2 -ГО ТИПА : 35

 3 -ГО ТИПА : 10

 4 -ГО ТИПА : 37

 5 -ГО ТИПА : 25

 6 -ГО ТИПА : 15

 РАСХОДЫ ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА,

 ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ И ПРАВОЕ ПЛЕЧО ПИТАНИЯ ТП (КВА*Ч)

 ДЛЯ ЛЕВОЙ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ

 ДЛЯ 1 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ ПЛЕЧО = 577.9717

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ПРАВОЕ ПЛЕЧО = 799.3178

 ДЛЯ 2 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ ПЛЕЧО = 1202.599

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ПРАВОЕ ПЛЕЧО = 1052.941

 ДЛЯ 3 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ ПЛЕЧО = 1348.535

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ПРАВОЕ ПЛЕЧО = 1243.123

 ДЛЯ 4 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ ПЛЕЧО = 404.1157

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ПРАВОЕ ПЛЕЧО = 402.1784

 ДЛЯ 5 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ ПЛЕЧО = 1000.266

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ПРАВОЕ ПЛЕЧО = 1006.44

 ДЛЯ 6 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ ПЛЕЧО = 1033.602

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ПРАВОЕ ПЛЕЧО = 1063.897

 РАСХОДЫ ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА,

 ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ И ПРАВОЕ ПЛЕЧО ПИТАНИЯ ТП, КВА*Ч

 ДЛЯ ПРАВОЙ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ

 ДЛЯ 1 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ ПЛЕЧО = 534.6076

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ПРАВОЕ ПЛЕЧО = 462.4936

 ДЛЯ 2 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ ПЛЕЧО = 1334.404

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ПРАВОЕ ПЛЕЧО = 1100.318

 ДЛЯ 3 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ ПЛЕЧО = 1515.616

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ПРАВОЕ ПЛЕЧО = 1190.697

 ДЛЯ 4 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ ПЛЕЧО = 317.8396

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ПРАВОЕ ПЛЕЧО = 318.3194

 ДЛЯ 5 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ ПЛЕЧО = 638

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ПРАВОЕ ПЛЕЧО = 681.4781

 ДЛЯ 6 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ЛЕВОЕ ПЛЕЧО = 665.5268

 РАСХОДЫ, ПРИХОДЯЩИЕСЯ НА ПРАВОЕ ПЛЕЧО = 688.2391

 МОЩНОСТЬ КЗ НА ШИНАХ ПЕРВИЧН.НАПРЯЖЕНИЯ (МВА) ЛЕВОЙ ТП = 415

 ЧИСЛО РАБОТАЮЩИХ ТЯГОВЫХ ТРАНСФ-РОВ НА ЛЕВОЙ ТП = 2

 НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ ТЯГОВОГО ТРАНСФ-РА (МВА) ЛЕВОЙ ТП = 40

 НАПРЯЖЕНИЕ КЗ ТЯГОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА (%) ЛЕВОЙ ТП = 10.5

 ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ДОЛЯ РАЙОННОЙ НАГРУЗКИ

 В СУММАРНОЙ НАГРУЗКЕ ЛЕВОЙ ТП = 0.15

 МОЩНОСТЬ КЗ НА ШИНАХ ПЕРВИЧН.НАПРЯЖЕНИЯ (МВА) ПРАВОЙ ТП = 415

 ЧИСЛО РАБОТАЮЩИХ ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НА ПРАВОЙ ТП = 2

 НОМИН. МОЩНОСТЬ ТЯГОВОГО ТРАНСФ-РА (МВА) ПРАВОЙ ТП = 40

 НАПРЯЖЕНИЕ КЗ ТЯГОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА (%) ПРАВОЙ ТП = 10.5

 ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ДОЛЯ РАЙОННОЙ НАГРУЗКИ

 В СУММАРНОЙ НАГРУЗКЕ ПРАВОЙ ТП = 0.15

 ПОЛНОЕ ВРЕМЯ ХОДА ПО ФИД.ЗОНЕ ПО РАССМАТР.ПУТИ (МИН) = 51.8

 ПОЛНОЕ ВРЕМЯ ХОДА ПО УСЛОВНОМУ ПЕРЕГОНУ (МИН) = 15.2

 ВРЕМЯ ХОДА ПОД ТОКОМ НА УСЛОВНОМ ПЕРЕГОНЕ (МИН) = 10.7

 РАСХОД ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПО УСЛОВН.ПЕРЕГОНУ (КВА*Ч) = 476.7

 ДЛИНА РАССМАТРИВАЕМОЙ ФИДЕРНОЙ ЗОНЫ (КМ) = 44

 РАССТОЯНИЕ ОТ ЛЕВОЙ ТП ДО СЕРЕДИНЫ ОТРЕЗКА ПУТИ,

 ПРОХОДИМОГО ПОД ТОКОМ НА УСЛОВНОМ ПЕРЕГОНЕ (КМ) = 22

 ПРИЗНАК ФАЗЫ ЛЕВОЙ ТП,

(1 - ОТСТАЮЩАЯ ФАЗА, -1 - ОПЕРЕЖАЮЩАЯ ФАЗА)

 ПИТАЮЩЕЙ РАССМАТРИВАЕМУЮ ФИДЕРНУЮ ЗОНУ = -1

 

 РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ

 ЛЕВАЯ ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ

 СУТОЧНЫЙ РАСХОД ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДОВ,ОТНЕСЕННЫЙ К ПЛЕЧУ,

 ПИТАЮЩЕМУ РАССМАТРИВАЕМУЮ ФИД. ЗОНУ 137257 КВА*Ч

 ТО ЖЕ, ДЛЯ СМЕЖНОГО ПЛЕЧА, 134158 КВА*Ч

 РАСХОДЫ ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА ПО УСЛОВНОМУ ПЕРЕГОНУ,

 ОТНЕСЕННЫЙ К ДАННОЙ ТП, 238 КВА*Ч

 УСЛОВНОЕ ЭКВИВ.ПРИВЕД.СОПРОТИВЛЕНИЕ ТП 7.1531 ОМ

 ПОТЕРЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ТП 673 В

 ПРАВАЯ ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ

 СУТОЧНЫЙ РАСХОД ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДОВ,ОТНЕСЕННЫЙ К ПЛЕЧУ,

 ПИТАЮЩЕМУ РАССМАТРИВАЕМУЮ ФИД. ЗОНУ 120938 КВА*Ч

 ТО ЖЕ, ДЛЯ СМЕЖНОГО ПЛЕЧА, 108056 КВА*Ч

 РАСХОДЫ ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА ПО УСЛОВНОМУ ПЕРЕГОНУ,

 ОТНЕСЕННЫЙ К ДАННОЙ ТП, 238 КВА*Ч

 УСЛОВНОЕ ЭКВИВ.ПРИВЕД.СОПРОТИВЛЕНИЕ ТП 7.1531 ОМ

 ПОТЕРЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ТП 1551 В

 ПОТЕРЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА НАГРУЗКЕ 1112 В

(нет расчетных уровней напряжения на токоприемниках и нет корректировочного расчета

9.Расчет несимметрии напряжений на шинах 27.5 кВ тяговой подстанции переменного тока

 

Несимметричный режим работы системы электроснабжения – режим, при котором условия работы фаз оказываются неодинаковыми.

 Несимметричная нагрузка энергосистемы обуславливает несимметричные потери напряжения в ее элементах и в результате приводит к появлению несимметрии напряжения у трехфазных потребителей. Несимметричное напряжения на зажимах трехфазных двигателей приводит к неравномерной нагрузке их фаз и к большему нагреванию наиболее загруженных фаз или к необходимости уменьшать приходящуюся на двигатели нагрузку.

 Уменьшить несимметрию нагрузки и связанную с ней несимметрию напряжения можно, если распределить более равномерно однофазную нагрузку между фазами трехфазной цепи или применить специальные симметрирующие устройства.

Для оценки возможной несимметрии на вводах тяговых подстанций проектируемого участка и для принятия решений о необходимости мер по ее нормализации, ниже выполнен прогноз этого показателя для подстанций проектируемого участка.

АЛГОРИТМ РАСЧЕТА:

Расчет производится в соответствии с методикой книги [2]. При отсутствии компенсации потери напряжения на стороне 27.5 кВ вычисляются по выражениям следующего вида:

 

 DUот = (2*Iот*SIN(фот)/3+Iоп*SIN(фоп+60)/3)*(Xs+Xт); (26)

 DUоп = (2*Iоп*SIN(фоп)/3-Iот*SIN(60-фот)/3)*(Xs+Xт); (27)

 DUсв = (Iот*SIN(фот+60)/3-Iоп*SIN(60-фоп)/3)*(Xs+Xт), В. (28)

 

 При продольной компенсации в плече с отстающей фазой сопротивлением Xc учитываются добавки

 dUот = Iот*Xc*SIN(фот); dUсв = Iот*Xc*SIN(фот+60), В. (29)

 При установке компенсации в отсасывающую линию добавки следующие:

 dUот = (Iот*SIN(фот)+Iоп*SIN(фоп+60))*Xc; (30)

 dUоп = (Iоп*SIN(фоп)-Iот*SIN(60-фот))*Xc, В. (31)

 

 Расчет производится при помощи подпрограммы blok12 программного комплекса BLOK.

Порядок выполнения расчета:

ЧИСЛО ТИПОВ ПОЕЗДОВ = 6

СУТОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ

 1 -ГО ТИПА 40

 2 -ГО ТИПА 35

 3 -ГО ТИПА 10

 4 -ГО ТИПА 37

 5 -ГО ТИПА 25

 6 -ГО ТИПА 15

 РАСХОДЫ ЭНЕРГИИ (КВА*Ч) НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА,

 ОТНЕСЕННЫЕ К ЛЕВОМУ И ПРАВОМУ ПЛЕЧУ ПИТАНИЯ ТП

 ДЛЯ 1 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

ОТНЕСЕННЫЕ К ЛЕВОМУ ПЛЕЧУ 577.9718

 ОТНЕСЕННЫЕ К ПРАВОМУ ПЛЕЧУ 799.3178

ДЛЯ 2 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 ОТНЕСЕННЫЕ К ЛЕВОМУ ПЛЕЧУ 1202.599

 ОТНЕСЕННЫЕ К ПРАВОМУ ПЛЕЧУ 1052.941

 ДЛЯ 3 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 ОТНЕСЕННЫЕ К ЛЕВОМУ ПЛЕЧУ 1348.535

 ОТНЕСЕННЫЕ К ПРАВОМУ ПЛЕЧУ 1243.123

 ДЛЯ 4 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 ОТНЕСЕННЫЕ К ЛЕВОМУ ПЛЕЧУ 404.1157

 ОТНЕСЕННЫЕ К ПРАВОМУ ПЛЕЧУ 402.1784

 ДЛЯ 5 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 ОТНЕСЕННЫЕ К ЛЕВОМУ ПЛЕЧУ 1000.266

 ОТНЕСЕННЫЕ К ПРАВОМУ ПЛЕЧУ 1006.44

 ДЛЯ 6 -ГО ТИПА ПОЕЗДА :

 ОТНЕСЕННЫЕ К ЛЕВОМУ ПЛЕЧУ 1033.602

 ОТНЕСЕННЫЕ К ПРАВОМУ ПЛЕЧУ 1063.897

ПРИЗНАК ФАЗЫ, ПИТАЮЩЕЙ ЛЕВОЕ ПЛЕЧО ТП

 (1 - ОТСТАЮЩАЯ ФАЗА, -1 - ОПЕРЕЖАЮЩАЯ ФАЗА) 1

МОЩНОСТЬ КЗ НА ШИНАХ ПЕРВИЧН.НАПРЯЖЕНИЯ (МВА) = 415

СУММАРНАЯ НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ (МВА)

 РАБОТАЮЩИХ ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ = 80

 НАПРЯЖЕНИЕ КЗ (%) ТЯГОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА = 10.5

 НОМИН.НАПРЯЖЕНИЕ ТЯГОВОЙ ОБМОТКИ ТРАНСФ-РА (КВ) = 27.5

СОПРОТИВЛЕНИЕ БАТАРЕИ ПРОДОЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИИ (ОМ),

 ВКЛЮЧЕННОЙ В ПИТАЮЩУЮ ЛИНИЮ ТП ? 20

СОПРОТИВЛЕНИЕ БАТАРЕИ ПРОДОЛЬНОЙ КОМПЕНСАЦИИ (ОМ),

 ВКЛЮЧЕННОЙ В ОТСАСЫВАЮЩУЮ ЛИНИЮ ТП ? 20

 РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ

ПРОДОЛЬНАЯ КОМПЕНСАЦИЯ ОТСУТСТВУЕТ

-------------------------------------------------------------------------------------

 ФАЗА ПОТЕРЯ УРОВЕНЬ

 НАПРЯЖЕНИЯ, В НАПРЯЖЕНИЯ, В

-------------------------------------------------------------------------------------

 ОТСТАЮЩАЯ 623 26877

 СВОБОДНАЯ 212 27288

 ОПЕРЕЖАЮЩАЯ 225 27275

-------------------------------------------------------------------------------------

 U(ОП)/U(ОТ) = 1.0148 U(СВ)/U(ОТ) = 1.0153

БАТАРЕЯ ВКЛЮЧЕНА В ПИТАЮЩУЮ ЛИНИЮ ТП

-------------------------------------------------------------------------------------

 ФАЗАПОТЕРЯ УРОВЕНЬ

 НАПРЯЖЕНИЯ, В НАПРЯЖЕНИЯ, В

-------------------------------------------------------------------------------------

 ОТСТАЮЩАЯ -243 27743

 СВОБОДНАЯ -1965 29465

 ОПЕРЕЖАЮЩАЯ 225 27275

--------------------------------------------------------------------------------------

 U(ОП)/U(ОТ) = 0.9831 U(СВ)/U(ОТ) = 1.0621

 БАТАРЕЯ ВКЛЮЧЕНА В ОТСАСЫВАЮЩУЮ ЛИНИЮ ТП

-------------------------------------------------------------------------------------

 ФАЗАПОТЕРЯ УРОВЕНЬ

 НАПРЯЖЕНИЯ, В НАПРЯЖЕНИЯ, В

--------------------------------------------------------------------------------------

 ОТСТАЮЩАЯ -2935 30435

 СВОБОДНАЯ 212 27288

 ОПЕРЕЖАЮЩАЯ -304 27804

--------------------------------------------------------------------------------------

 U(ОП)/U(ОТ) = 0.9136 U(СВ)/U(ОТ) = 0.8966

 НАГРУЗКИ ПЛЕЧ ПИТАНИЯ ТП

 С ОТСТАЮЩЕЙ ФАЗОЙ = 212 А

 С ОПЕРЕЖАЮЩЕЙ ФАЗОЙ = 262 А

 ПРИВЕД.СОПРОТИВЛЕНИЕ ОДНОЙ ФАЗЫ = 8.4446 ОМ

Где вывод по несимметрии? Где рассчитана сама несимметрия?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 В результате расчета выполнена электрификация двухпутного участка железной дороги по системе тягового электроснабжения 1*25 кВ. Проектный расчет электроснабжения электрифицируемого участка преследует две основные цели: выбор числа, места расположения и мощности тяговых подстанций и выбор площади сечения проводов контактной подвески. По заданным размерам движения, тяговому расчету оптимальное расстояние между тяговыми подстанциями составило 43 км. Тяговые подстанции располагаем в МПЗ или совмещаем со станциями. В результате получаем 9 тяговых подстанций. Мощность трансформаторов тяговых подстанций составила 40 МВА. Тяговая сеть: ПБСА-50/70+МФ-100+А-185. Произведенная проверка тяговой сети на нагрев дала положительный результат.

Библиографический список

 

1. Бесков Б.А.,Геронимус Б.Е.,Давыдов В.Н. и др. Проектирование систем электроснабжения электрических железных дорог. М.:Трансжелдориздат, 1963. 471 с.

2. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1982. 528 с.

3. Курс лекций по дисциплине САПР.

4. Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог.М: Транспорт,1994.117 с.