Расчет системы тягового электроснабжения

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

 

«ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I»

(ФГБОУ ВПО  ПГУПС)

 

Кафедра «Электроснабжение железных дорог»

 

 

 

Пояснительная записка к курсовому проекту

«РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ»

 

 

 

Выполнил студент Группа ЭС-104		В.А. Павлов
Руководитель старший преподаватель		В.Г. Жемчугов
Нормоконтроль старший преподаватель		В.Г. Жемчугов

 

 

 

 

Санкт-Петербург

ПГУПС

2015

Содержание

 

 

  ВВЕДЕНИЕ

Целью курсового проекта является получение навыка использования современного программного обеспечения для решения задач по расчету системы тягового электроснабжения.

В проекте необходимо:

- выполнить тяговый расчет  для заданного участка в обоих  направлениях для всех типов  поездов;

- произвести расчет системы  электроснабжения в нормальном  режиме с определением мощности  тяговых подстанций для среднесуточной  нагрузки, интенсивного часа движения  поездов и проверкой сечения  тяговой сети по нагреву и  допустимому напряжению на токоприемнике;

- выполнить расчет системы  электроснабжения в вынужденных  режимах при выпадении из работы  одного из элементов тягового  электроснабжения;

- определить токи короткого  замыкания для нормального и  вынужденного режимов.

Расчет системы тягового электроснабжения выполняется программными средствами:

- с помощью электронных  таблиц - EXCEL;

- средствами специализированных пакетов КОРТЭС.

Расчет проводится методом равномерного сечения графика движения. Результаты расчетов документируются и выдаются в виде твердых копий (машинограмм).

 

 

 

 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Инструментальные программные средства: WORD, EXСEL, КОРТЭС.

Расчет системы электроснабжения с помощью электронных таблиц (EXCEL) производится по вариантам исходных данных, определяемым последней цифрой шифра. Состав исходных данных отображен на рисунках 1, 2 и 3, численные значения для варианта сведены в таблицу 1.

В качестве расчетных параметров системы тягового электроснабжения используются:

• сопротивление подстанций RА, RВ, Ом;
• удельное сопротивление тяговой сети для нечетного R0,1 и четного путей R0,2, Ом/км;
• координаты размещения тяговых подстанций SА, SВ и поста секционирования SC, км;
• напряжения холостого хода подстанции UА0, UВ0, В.

 

Рисунок 1 – расчетная схема

 

 

Рисунок 2 – ток поезда туда (нечет.) и обратно (четн.)

Рисунок 3 – скорость поезда туда (т) и обратно (о)

 

 

Таблица 1 – исходные данные

Вариант	об.	8
Ток в направлении туда, А	I1,Т	1800
	I2,Т	2000
	I3,Т	0
	I4,Т	500
Ток в направлении обратно, А	I1,О	1000
	I2,О	0
	I3,О	2000
	I4,О	500
Скорость в направлении туда, км/ч	V1,Т	60
	V2,Т	30
Скорость в направлении обратно, км/ч	V1,О	60
	V2,О	60
Координаты, км	S1	4
	S2	10
	S3	12
	S4	15
	S5	10
	SA	0
	SC	10
	SB	15

 

 

 

 

Таблица 1 - продолжение

Время, мин		t 0,1	0
		t 0,2	0
		t 0,3	20
		t 0,4	20
		t 0,5	40
		t 0,6	40
Сопротивление,	Ом	RA	0,12
	Ом	RB	0,15
	Ом/км	R0	0,03
Напряжение   холостого хода, В		UA,0	3600
		UB,0	3600

 

 

1 EXCEL

Расчеты выполняем по следующему алгоритму:

1) Определяются параметры  системы тягового электроснабжения, не зависящие от местоположения  поездов на зоне питания, при  этом необходимо предусмотреть  возможность отключения любого  из участков тяговая подстанция  – пост секционирования;

2) методом равномерного  сечения графика движения рассчитываются  мгновенные схемы в отдельности  для каждого поезда;

3) определяются результирующие  токи фидеров для каждого сечения, как суммы составляющих токов  от отдельных поездов;

4) для каждого сечения  определяются падения напряжения  в тяговой сети до поезда, а  также мощности, потребляемые поездом, и технологические затраты на  передачу мощности в тяговой  сети (потери мощности);

5) вычисляются средние  значения токов фидеров, потерь  мощности и мощности, потребляемой  поездами за расчетный период, а также коэффициент полезного  действия тяговой сети;

6) строятся точечные диаграммы  токов фидеров для одного поезда  в функции времени нахождения  поезда на зоне питания;

7) строятся графики движения  всех поездов за расчетный  период и токи, потребляемые фидерами  одной из подстанций.

Определение параметров тягового электроснабжения.

Предварительно все исходные данные вносим в таблицы на рабочем листе. Этому листу задаем имя Исходные_данные.

Макеты для графика движения поездов и результатов тягового расчета приведены в таблице 2 и таблице 3.

 

 

Таблица 2 – данные для графика движения поездов 

Поезд	Обозначение	t0, мин	N
N_1	t0,1	0	1
N_2	t0,2	0	2
N_3	t0,3	20	3
N_4	t0,4	20	4
N_5	t0,5	40	5
N_6	t0,6	40	6

 

Таблица 3 – данные для тягового расчета

		туда		обратно
Обозн.	Sk	Vт	Iт	Vо	Iо
Smin	-1000	60	0	60	0
S_0	0	60	1800	60	1000
S_1	4	60	2000	60	0
S_2	10	60	0	60	2000
S_3	12	30	500	60	500
S_4	15	30	0	60	0
Smax	1000	30	0	60	0

 

Таблица 4 – параметры системы тягового электроснабжения

SA	SС	SB	RA	RB	R0	UА0	UВ0
0	10	15	0,12	0,15	0,03	3600	3600

 

Расчет проводится по упрощенной методике в предположении, что на каждом пути участка сечение контактной подвески неизменно. Сопротивления подстанций RA и RB приводится к эквивалентной длине тяговой сети.

        (1)  

где R0 = (R0,1 + R0,2) / 2 – среднее удельное сопротивление подвески.

Расстояния между линейными устройствами электроснабжения корректируется на эти величины

             (2)  

Уравнительный ток может быть определен по значениям напряжения холостого хода подстанций с учетом сопротивления цепи, связывающей эти подстанции по стороне постоянного тока. Таким образом, в расчете на один путь получаем:

; (3) 

 Все промежуточные величины приводятся на листе Исходные_данные, так, как показано в таблице 5. Численным значениям промежуточных величин также необходимо назначить имена.

Таблица 5 – константы расчета

dt	LAC	LBC	DLA	DLB	S0	Vmin	S4	Vmax	Iy
1	22	20	12	15	0	60	15	60	0

 

Расчет мгновенных схем одного поезда

Таблица с расчетом для одного поезда оформляется на отдельном рабочем листе. Этому листу присваивается имя, например, Поезд_1. Предварительно в начале таблицы отводятся ячейки для указания номера поезда, например N_1, вычисления и обозначения признака нечетности - нечет, а также времени отправления поезда t0. Эта группа величин не зависит от номера сечения, но зависит от номера поезда. Поэтому для их вычисления в качестве аргумента используется номер поезда. Сам номер поезда вводится в отведенную ему ячейку вручную, как исходные данные. Для определения четности или нечетности номера поезда возможно использование одной из функций EXCEL. Для реализации этой возможности введен столбец с цифровым указанием номера поезда.

Для возможности отключения участков предусмотрена ячейка с именем фидер. Номер, указанный в этой ячейке используется для определения отключенного участка. В случае, если нет отключенных участков, то в ней указывается цифра 0. По графику движения поездов для каждого сечения i определяются текущее глобальное время ti, и время нахождения поезда на расчетном перегоне t1i, а также координаты поездов, находящихся на фидерной зоне. Это делается путем сравнения координаты поезда с координатами границ межподстанционной зоны SA, SB. При нахождении нечетного поезда в межподстанционной зоне, в зависимости от положения поезда относительно координаты поста секционирования SС, возникает одна из расчетных схем.

Для каждой из схем вычисляются значения эквивалентной длины участка от поста секционирования до подстанции LСi и длина и приведенного однопутного участка LЭi . Находятся токи, подтекающие к поезду от источников питания справа IRi и слева ILi. После чего определяются токи фидеров подстанций I1i,…, I4i