Разработка современной схемы установки поперечной емкостной компенсации системы тягового электроснабжения 25 кВ

современной схемы установки поперечной емкостной компенсации. На основании предложенной рациональной схемы приведена схема управления и защиты КУ. Представлены технико-экономические расчеты, а также рассмотрены вопросы по охране труда. Все необходимые расчеты выполнены с использованием интегрированной системы математического программирования Mathcad 13.

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

        ВВЕДЕНИЕ…………………………………..…………………….…9

1.  НОВЫЕ НОРМАТИВНЫЕ ДОКУМЕНТЫ ПО

КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ………..….......11

1.1. Основные нормативные документы………………………………..13

1.2. Основные положения нормативных документов…………….……11

2.    АНАЛИЗ СИЛОВЫХ СХЕМ КУ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО

       ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ……………..…….……………….....……15

3.    РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ПРИ

     КОММУТАЦИИ КУ НА ЭВМ…………..……………...……….….22

3.1. Выбор расчетных параметров КУ…………………………………..22

3.2. Проведение расчетов схем демпфирования………………...……..25

3.3. Построение графиков и анализ результатов расчета……..…….…27

4.    АНАЛИЗ БРОСКОВ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ

  СХЕМАХ КУ……...………………..………….……..….….……..…32

5.    ВЫБОР РАЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ КУ……………………...….35

6.    РАЗРАБОТКА СХЕМЫ ЗАЩИТЫ И УПРАВЛЕНИЯ КУ……....41

6.1. Управление и автоматика КУ……………………………………….41

6.2. Схема защиты и сигнализации КУ……………………………...….44

7.    ВОПРОСЫ ОХРАНЫ ТРУДА………………………………...……49

7.1. Технические средства при обслуживании конденсаторных

       установок………………………………………………….………….49

7.2. Блокировочное устройство электромагнитной системы………….54

8.    ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ………………….…..61

8.1. Показатели экономической эффективности…………………….....61

8.2. Исходные данные к расчету…………………………………...……62

8.3. Расчет интегрального экономического эффекта и срока

       окупаемости затрат по модернизации…..……....……………….…69

       ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………….…..74

       СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………..……76

       ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Расчет схемы замещения КУ ..………....…..…80

       ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Схема подключения современной установки

       поперечной емкостной компенсации Сейма к РУ - 27,5 кВ

       тяговой подстанции Сейма и ее описание…..………………….….90

       ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Работа схемы КУ с тиристорным

       управлением демпфирующего устройства………………………...93

       ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Письмо Горьковской дистанции

       электроснабжения №ЭЧ-2/1335 от 27 ноября 2008г………………96

       ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Изобретение «Устройство поперечной

       емкостной компенсации»………………………...…………………97

ВВЕДЕНИЕ

Железнодорожный транспорт, выполняя технологические функции перевозки большого объема грузов на значительные расстояния, является энергоемкой сферой промышленного производства [1]. Тем не менее, среди других видов транспорта по удельным расходам топливно-энергетических ресурсов на единицу производимой работы он является наиболее экономичным видом транспорта, обеспечивая подавляющие объемы грузоперевозок и до половины пассажирооборота.

Осуществляя основные для государства объемы перевозок, железнодорожный транспорт России является одним из крупных и стабильных транспортных потребителей энергоресурсов, в частности, ежегодно расходуя 5-6% вырабатываемой в стране электроэнергии [2]. Кроме того, до 20 млрд. кВт^.ч электроэнергии дополнительно перерабатывается системами электроснабжения железных дорог для собственного потребления, транзита и снабжения сторонних потребителей.

Главенствующим энергоносителем для тяги и эксплутационных нужд в энергобалансе отрасли является электроэнергия (более 50%) [3]. Ориентация железнодорожного транспорта в основном на электропотребление совпадает с общей направленностью энергетики страны.

Анализ технических средств и технологий железнодорожной энергетики показал, что применение морально устаревших энергоустановок с низкими конструктивными и эксплутационными КПД влечет за собой повышение расхода электроэнергии в рабочих режимах и дополнительное повышение энергозатрат на эксплуатацию, и ремонт технических средств [3].

Это предопределяет энергетическую стратегию железнодорожного транспорта, ориентированную на форсированный переход к энергосберегающим технологиям и различным способам снижения потерь электрической мощности и электроэнергии. Компенсация реактивной мощности является самым дешевым и одновременно самым мощным средством повышения технико-экономических показателей систем электроснабжения, уменьшая все виды потерь и капиталовложения [4]. Создается при этом и база для дальнейшего повышения качества электроэнергии согласно ГОСТ 13109-97. Поэтому на электрифицированных участках железных дорог необходимо предусматривать компенсацию реактивной энергии.

В последние годы появилось новое оборудование для установок емкостной компенсации (КУ) - конденсаторы, вакуумные выключатели, защиты; разработаны новые схемы установок [6].

Применение вакуумных выключателей напряжением 27,5 кВ позволяет надежно отключать емкостные токи КУ. Это позволяет отказаться от дополнительных защит, служащих в типовых КУ для снижения перенапряжений при коммутационных отключениях. Кроме того, для надежной работы коммутационной аппаратуры и конденсаторов необходимо снизить броски тока и перенапряжения, возникающие при включении КУ.

С этой целью, как правило, последовательно или параллельно реактору