Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Системы электроснабжения»

Хабаровск – 2017

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

(ДВГУПС)

Электроэнергетический институт Кафедра Системы электроснабжения

(наименование УСП) (наименование кафедры)

Направление (специальность) 23.05.05 Системы обеспечения движения поездов

(код, наименование направления или специальности)

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой_____________

«_____» ________________г.

З А Д А Н И Е

на выпускную квалификационную работу студента

Бородулина Константина Владимировича

(фамилия, имя, отчество)

1.Тема ВКР: «Продление срока эксплуатации тяговых трансформаторов при реализации тяжеловесного движения на участке Бикин – Губерово».

утверждена приказом по университету от « » 2017 г. №

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР « » 2017 г.

3. Исходные данные к ВКР: Профиль участка Бикин - Губерово, параметры тяговых трансформаторов, параметры тяговой сети на участке Бикин – Губерово, схема фазировки участка.

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

4.1) Анализ исходных данных и мероприятий по продлению срока эксплуатации тяговых трансформаторов.

4.2) Характеристика программ расчета КОРТЭС.

4.3) Определение наиболее загруженных обмоток тяговых трансформаторов.

4.4) Выбор новых схем подключения трансформаторов.

4.5) БЖД, экономика, электробезопасность.

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

5.1 Данные о тяговых трансформаторах подстанций участка Бикин – Губерово;

5.2 Анализ мероприятий по продлению срока эксплуатации тяговых трансформаторов;

5.3 Данные для расчета расхода электрической энергии по плечам подстанций

5.4 Методика определения токов в обмотках тяговых трансформаторов;

5.5 Методика определения температуры наиболее нагретой точки обмоток и термического износа изоляции;

5.6 Результаты определения температуры наиболее нагретой точки и термического износа изоляции обмотки тягового трансформатора;

5.7 Продление срока эксплуатации тяговых трансформаторов;

5.8 Оценка термического износа изоляции обмоток тяговых трансформаторов при подключении по новым схемам.

6. Консультанты по ВКР (с указанием относящихся к ним разделов ВКР)

7. Дата выдачи задания 14 марта 2017 г.

Календарный план

выполнения выпускной квалификационной работы

Студент _____________________________________________

Руководитель ВКР ____________________________________

ABSTRACT

The object of research in this work is the wear of the insulation of the windings of traction transformers of the substations of the section of the Far Eastern Railway Bikin-Guberovo during the implementation of heavy traffic.

The subject of the study is measures aimed at extending the lifespan of traction transformers, in terms of wear of their windings insulation.

The purpose of the work is to extend the lifetime of the traction transformers under consideration for the thermal wear of the winding insulation, by connecting transformers according to the new schemes.

In work calculations of parameters of system of traction power supply are carried out by means of program KORTES "the Complex calculations of power supply".

According to the results of the work done, to extend the life of the traction transformers of the substations under consideration, it is suggested that they be connected according to new schemes, due to which the wear intensity of the insulation of the most loaded winding of traction transformers is reduced. The technical and economic assessment of the proposed technical solutions was carried out, the issues of electrical safety in the work on the contact network, as well as the issues of life-free operation in calculating the production lighting at the traction substation were considered.

РЕФЕРАТ

91 с., 26 рис., 28 табл., 26 источников

ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ, ТЯГОВЫЙ ТРАНСФОРМАТОР, СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ, СНИЖЕНИЕ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ИЗНОСА, ТЕРМИЧЕСКИЙ ИЗНОС, СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ.

Объектом исследования в данной работе является износ изоляции обмоток тяговых трансформаторов подстанций участка ДВостЖД Бикин – Губерово при реализации тяжеловестного движения.

Предмет исследования – мероприятия, направленные на продление срока эксплуатации тяговых трансформаторов, по износу изоляции их обмоток.

Цель работы – выполнить продление срока эксплуатации рассматриваемых тяговых трансформаторов по износу изоляции обмоток, посредством подключения трансформаторов по новым схемам.

В работе выполнены расчеты параметров системы тягового электроснабжения при помощи программы КОРТЭС «Комплекс программ для расчетов систем тягового электроснабжения».

По результатам проделанной работы для продления срока эксплуатации тяговых трансформаторов рассматриваемых подстанций предложено подключать их по новым схемам, за счет которых достигается уменьшение интенсивности износа изоляции наиболее загруженной обмотки тяговых трансформаторов. Выполнена технико-экономическая оценка предлагаемых технических решений, рассмотрены вопросы электробезопасности при выполнении работ на контактной сети, а также вопросы безовасности жизнидеятельности по расчету производственного освещения на тяговой подстанции.

СОДЕРЖАНИЕ

С.

ВВЕДЕНИЕ 9

1 АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ И МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПРОДЛЕНИЮ СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 11

1.1 Анализ исходных данных 11

1.2 Анализ современных мероприятий по продлению срока эксплуатации тяговых трансформаторов 15

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОГРАММ РАСЧЕТА КОРТЭС 18

2.1 Описание программного комплекса КОРТЭС 18

2.2 Описание программ, применяемых в моделировании 19

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ ЗАГРУЖЕННЫХ ОБМОТОК ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 25

3.1 Определение токов плеч тяговых подстанций 25

3.2 Определение токов в обмотках тягового, низшего и высшего напряжений 33

3.3 Определение температуры наиболее нагретых точек обмоток тяговых трансформаторов 38

3.4 Определение износа изоляции обмоток тяговых трансформаторов 47

4 ВЫБОР НОВЫХ СХЕМ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ 52

5 ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЯЕМЫХ МЕР ПО ПРОДЛЕНИЮ СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ 62

5.1 Общие положения оценки эффиктивности трансформаторов 62

5.2 Оценка стоимости потерь электроэнергии в процессе работы тяговых трансформаторов 63

5.3 Оценка эксплуатационных расходов, возникающих в процессе работы тягового трансформатора 65

5.4 Выбор приемлемого варианта 67

6 ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ОСУЩЕСТВЛЕНИИ РАБОТ НА КОНТАКТНОЙ СЕТИ 69

6.1 Методы защиты от электромагнитных полей 69

6.2 Определение напряженности электрического поля контактной сети переменного тока на участке Бикин - Губерово 71

7 РАСЧЕТ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ОСВЕЩЕНИЯ НА ТЯОВОЙ ПОДСТАНЦИИ 78

7.1 Анализ травмоопасности рабочих мест 78

7.2 Системы и виды освещения 79

7.3 Расчет освещения производственного помещения 82

7.4 Расчет искусственного освещения в производственном помещении 86

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 88

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 90

ВВЕДЕНИЕ

Согласно энергетической стратегии холдинга «РЖД» до 2030 года, ожидается рост объемов перевозок грузов железнодорожным транспортом [1]. Рост грузооборота приводит к необходимости постепенного увеличения массы поезда. Что ставит перед холдингом «РЖД» новые цели, своевременное решение которых необходимо для ускоренного социально-экономического развития Российской Федерации и Дальнего Востока в частности, а также предоставит стабильное развитие холдинга.

Системы тягового электроснабжения объединяют большое количество электротехнических устройств, продолжительное эксплуатирование которых без соответствующего и эффективного технического обслуживания может вызвать выход их из строя и вызвать большие экономические убытки. Для реализации эффективного технического обслуживания необходимо надлежащее диагностирование устройств тягового электроснабжения, а для этого необходимы современные методики контроля и технические средства.

Основным и особо дорогостоящим устройством тяговых подстанций являются тяговые трансформаторы. Срок службы тягового трансформатора обуславливается в основном по разрушению твердой изоляции обмоток. Нормативный срок службы выработали больше 3,6 тыс. силовых и понижающих трансформаторов тяговых подстанций, что насчитывает больше 80% от всех тяговых трансформаторов [2].

По данным холдинга ОАО «РЖД» стратегия развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года [3,4] предусматривает увеличение производительности функционирования системы тягового электроснабжения с помощью модернизации и реконструкции, продления срока эксплуатации оборудования, сокращение затрат на его обслуживание. Модернизация и реконструкция является долговременной программой развития и для нее нужны значительные капиталовложения. Так как тяговые трансформаторы составляют больше 50% от стоимости реконструкции всей тяговой подстанции, а при имеющимся недостатке финансирования [5] темпы обновления силовых и понижающих трансформаторов в большей степени отстают от темпов их старения и износа. Что подчеркивает актуальность данной работы.

Рассматриваемый участок дальневосточной железной дороги (ДВостЖД) включает в себя три тяговые подстанции переменного тока: Бикин , Ласточка и Губерово. На каждой подстанции расположены тяговые трансформаторы, в настоящее время не отработавших свой срок службы.