Электроснабжение электрифицируемого участка железной дороги. Расчет удельного электропотребления и выбор варианта размещения тяговых подстанций

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ МПС РОССИИ

Кафедра «Электроснабжение железных дорог»

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Электроснабжение железных дорог»

на тему «Электроснабжение электрифицируемого участка

железной дороги»

Выполнила студентка                                                                         

ЭС-608                                                                                                                                                                               

Руководитель                                                                                                                                    Нормоконтроль                                                                                                                                 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2005

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. 3

1.        РАСЧЕТ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ И ВЫБОР ВАРИАНТА  РАЗМЕЩЕНИЯ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ.. 4

1.1. Количество перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации. 4

1.2. Энергия, потребляемая поездом.. 4

1.3. Удельный расход энергии. 5

1.4. Удельная мощность на десятый год эксплуатации. 5

1.5. Расстояния между тяговыми подстанциями и сечения контактной подвески. 6

1.7. Расположение тяговых подстанций для выбранного. 7

варианта. 7

2.        ПОСТРОЕНИЕ ГРАФИКА ДВИЖЕНИЯ ПОЕЗДОВ И ЕГО СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА. 8

2.1. Количество перевозимых грузов в сутки. 8

2.2. Количество пар поездов в сутки на пятый год  эксплуатации. 8

2.3. Время хода поезда по межподстанционной зоне. 8

2.4. График движения поездов. 8

3. РАСЧЁТ НЕОБХОДИМЫХ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН.. 10

3.1.Метод равномерного сечения графика движения поездов. 10

3.2. Аналитический метод расчета. 12

3.2.1.Средние токи поездов. 12

3.2.2. Эффективные токи поездов. 13

3.2.3. Среднее число поездов. 13

3.2.4. Средний и эффективный токи подстанции Б при следовании. 13

одиночных поездов в четном и нечетном направлениях. 13

3.2.5. Средний и среднеквадратичный токи подстанции Б. 13

3.2.6. Эффективный ток наиболее загруженного фидера. 14

3.2.7.Максимальный ток фидера. 15

3.2.8. Средняя потеря напряжения до поезда. 15

3.2.9. Средние потери мощности в контактной сети. 15

4. ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ.. 17

4.1. Число и мощность понизительных трансформаторов. 17

5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И ВЫБОР УСТАВОК ТОКОВЫХ ЗАЩИТ. 18

6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ НА ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЯХ.. 21

6.1. Потери мощности в трехобмоточных тяговых трансформаторах. 21

7. ПРОВЕРКА ВЫБРАННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ПО ГРАНИЧНЫМ УСЛОВИЯМ... 23

7.1. Проверка контактной сети по уровню напряжения. 23

7.2. Проверка сечения контактной подвески по нагреву. 23

7.3. Проверка трансформаторов по перегреву. 23

8. ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ. 24

8.1. Размер капиталовложений. 24

8.2. Эксплуатационные расходы.. 24

9.        СХЕМА ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.. 26

10.      ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 27

11.      БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.. 28

ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проекта является ознакомление с методикой расчета систем электроснабжения участков железных дорог, электрифицируемых на переменном токе.

В данном курсовом проекте нет возможности решить все вопросы проектирования системы электроснабжения, поэтому в нем:

·  Произведен предварительный выбор расстояния между тяговыми подстанциями и сечения контактной сети ;

·  рассчитаны основные электрические величины;

·  определена мощность и выбран тип основного оборудования тяговых подстанций;

·  выполнена проверка варианта по граничным условиям;

·  произведён технико-экономический расчёт;

·  составлена и начерчена схема внешнего электроснабжения ;

Первоначальные параметры отдельных сооружений и устройств выбраны в соответствии с /2/ при этом придерживаемся из условий эксплуатации без переустройства на следующие расчётные сроки:

объём основных служебно-технических зданий, в том числе тяговых подстанций – 10 лет;                

площадь сечения проводов электрических линий и контактных сетей, количество агрегатов основного оборудования тяговых и понижающих подстанций – 5 лет;

1.  РАСЧЕТ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ И ВЫБОР ВАРИАНТА  РАЗМЕЩЕНИЯ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ

1.1. Количество перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации

Количество перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации, определено по формуле:

P  = P₃,                                                           

где     t - год эксплуатации, на который рассчитывается количество перевозимых грузов;

P_з - заданное количество перевозимых грузов;

p - прирост количества перевозимых грузов в год.

Количества перевозимых грузов  вычислены на пятый P₅ и десятый P₁₀ годы эксплуатации.

В результате расчетов полено:

Р₅=65×= 75,35 млн.т.

Р₁₀=65×= 87,35 млн.т.

1.2. Энергия, потребляемая поездом

Энергия, потребляемая поездом, определена по  кривым потребляемого поездом тока:

                             ,                                   где     1,15 - коэффициент, учитывающий потери электроэнергии при  пуске и торможении электровоза;

U_э - напряжение                                                 на токоприемнике электровоза, принято равным 27000 В на переменном токе ;

I_i - среднее значение тока поезда на участке DS_i кривой  потребляемого тока;

к - количество участков, на которое разбита кривая тока;

h_э - коэффициент полезного действия электровоза,                                 

принят равным 0,87 для электровозов переменного тока;

h_эс - коэффициент полезного действия системы  электроснабжения, принят равным 0,91 для системы переменного тока ;

v_т - заданная средняя техническая скорость движения поезда;

 - отношение, показывающее соотношение между                  

потребляемой энергией поездом заданной массы Qз и поездом массы Qп,  для которого задана кривая потребляемого тока, принимается равной 1;

W_ч=

W_н=

1.3. Удельный расход энергии

Удельный расход энергии, определен по формуле:

, где     S - длина участка, на котором задана кривая потребляемого тока,  км;

G – масса  локомотива, т.

Удельный расход энергии определили в четном w_ч и нечетном w_н направлениях:

w_ч =.

w_н=.

1.4. Удельная мощность на десятый год эксплуатации

,                                 где   1,1 - коэффициент, учитывающий дополнительные потери энергии              на маневры и в зимних условиях работы;

a₁ - коэффициент тары;

8760 - число часов в году.

кВт/км.

1.5. Расстояния между тяговыми подстанциями и сечения контактной подвески

Расстояние между тяговыми подстанциями определено в зависимости