Диплом распечатать Бородулин К.В. (Продление срока эксплуатации тяговых трансформаторов при реализации тяжеловесного движения на участке Бикин - Губеров), страница 3

По результатам анализа современной организации эксплуатации [6], представим мероприятия, направленные на продление срока эксплуатации тяговых трансформаторов.

Организация эксплуатации включает техническое обслуживание и ремонт тяговых трансформаторов, которые направлены на решения следующих задач: анализ действительного состояния, продление и обеспечение заданного срока эксплуатации, уменьшение затрат на содержание, оценка остаточного ресурса и др. [5,7 и др.].

Меры, направленные на снижение износа изоляции обмоток тяговых трансформаторов за счет минимизации значения факторов, влияющих на скорость старения изоляции, представлены на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Снижение износа изоляции обмоток тяговых трансформаторов

Снижение токов в обмотках трансформаторов за счет их включения на параллельную работу не всегда рационально с точки зрения потерь электроэнергии в трансформаторах и нагрева обмоток, и не способствует выравниванию износа изоляции обмоток. [8]

В работе [6] доказано, что общепринятая схема подключения тягового трансформатора подстанции переменного тока 25 кВ обеспечивает минимальную интенсивность износа обмотки изоляции BY и приводит к неравномерному износу изоляции обмоток. Для снижения неравномерности и интенсивности износа изоляции предложены новые схемы подключения тяговых трансформаторов. Новые схемы позволяют продлять срок эксплуатации тяговых трансформаторов.

Для выбора новых схем подключения тяговых трансформаторов, обеспечивающих повышение их перегрузочной способности в условиях реализации тяжеловесного движения на рассматриваемом участке необходимо: в программном комплексе КОРТЭС отредактировать рассматриваемый участок ДВостЖД в программе ‑ Uchostk, выполнить тяговые расчеты в программе – Trelk, отредактировать тяговые нагрузки и графики движения поездов на рассматриваемом участке в программе – EdTrel и KGrafDv, произвести расчет нагрузок и пропускной способности системы 25 кВ в программе – KA_PN.

Так как меры, направленные на снижение износа изоляции обмоток тяговых трансформаторов позволяют продлить срок их эксплуатации, однако не обеспечивают снижение неравномерности износа изоляции обмоток. Поэтому для повышения перегрузочной способности тяговых трансформаторов тяговых подстанций участка ДВостЖД определим обмотку с максимальным износом изоляции для выбора новых схем подключения на основе имитационного моделирования в КОРТЭС. По полученным данным при расчетах в КОРТЭС выбрать и проработать методы по повышению перегрузочной способности тяговых трансформаторов при реализации тяжеловесного движения.

2 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОГРАММ РАСЧЕТА КОРТЭС

2.1 Описание программного комплекса КОРТЭС

Комплекс программ для расчетов систем тягового электроснабжения (КОРТЭС) предназначен для решения на персональных ЭВМ в среде Windows 98/Me/2000/XP/7/8/10 различных проектных задач, связанных с выбором параметров, определением характеристик режимов и нагрузочной способности систем тягового электроснабжения [9].

В настоящее время программный комплекс КОРТЭС применяется работниками железной дороги при решении разных оперативных задач в эксплуатации, а также проектными институтами РЖД при проектировании электрификации и разработке систем электроснабжения.

КОРТЭС является наследником пакета программ NORD, работающего в ОС MS-DOS. Интерфейс пользователя отвечает стандартам современных операционных систем, а так же в нем сохранен стиль регулирования программами прошлого пакета.

Комплекс КОРТЭС имеет эластичную структуру и включает в себя программные устройства разнообразного назначения, связанные едиными базами данных и способами регулирования.

Выполнение расчетов с применением программ КОРТЭС предоставляет возможность решать задачи по подбору наиболее эффективных методов усиления системы тягового электроснабжения, при которых обеспечиваются нормируемые данные по уровню напряжения на токоприемниках электровозов, температуре нагрева проводов контактной сети, разрешенным перегрузкам силовых установок тяговых подстанций и уровню напряжения в контактной сети [10].

Данный комплекс будет использован в выпускной квалификационной работе при вычислении параметров системы тягового электроснабжения рассматриваемого участка Бикин – Губерово, определения расхода электрической энергии по плечам тяговой подстанции для последующего анализа полученных данных и выполнения поставленных задач.

2.2 Описание программ, применяемых в моделировании

KtMain, является управляющей программой комплекса КОРТЭС, так же она предоставляет взаимодействие между списками задач, каталогов, типов данных, рабочих файлов и программ. Ниже представлен скриншот программы KtMain на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1 – Окно программы KtMain

Для реализации тяговых расчетов применяется программа Trelk. Тяговые расчёты выполнены численным интегрированием уравнения движения поезда с заданным шагом по времени, что обусловлено требованиями к расчётам режимов систем тягового электроснабжения.

В этой программе предложены два вида расчетов:

– специализированные, для определения параметров тяговой нагрузки, используемых при электрических расчётах на основе моделирования графиков движения поездов;

– общего назначения, результаты которых применяются, например, для определения времени хода и расхода электрической энергии, подбор массы состава и необходимого числа локомотивов, построения кривых тока и т.д.

Ниже представлен скриншот программы Trelk на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Окно главного меню программы Trelk

Для получения результатов необходимы исходные данные, а именно: данные об участке дороги, масса состава, длина состава, марка локомотива.

Для моделирования участка дороги будет применена программа Uchastk. Исходными данными для моделированию являются:

– продольный профиль пути;

– протяженность участка дороги;

– число главных путей;

– данные о раздельных пунктах;

– данные о категории поездов;

– данные о типах поездов;

– данные о местах их остановок.

Моделирование движения поезда производится в соответствии с заданными массой состава, уставками координации скорости, кратностью тяги, наличием остановок на раздельных пунктах, а также в зависимости от параметров движения: начальной скорости, напряжения в контактной сети, максимальной позиции контроллера и других параметров.

После выполнения тяговых расчетов будут получены данные о времени хода поезда по перегонам (полное и под током), расходе электрической энергии поездами. Так же на основании результатов вычислений будут построены графики усредненного тока поездов четного и нечетного направлений.

Для расчета расходов электроэнергии по тяговым подстанциям используется программа KA_PN. В этой программе будет выполнен расчет расхода электроэнергии по плечам тяговых подстанций на основе построенного графика движения поездов на рассматриваемом участке Бикин – Губерово.

Исходными данными для расчета расходов электроэнергии по тяговым подстанциям в программе KA_PN являются:

–схема электроснабжения рассматриваемого участка;

–параметры системы тягового электроснабжения (типы силовых трансформаторов тяговых подстанций);

–параметры тяговой сети (типы контактных подвесок, тип рельса, число путей);

–результаты тяговых расчетов для поездов четного и нечетного направлений;

–графики движения поездов для расчетного размера движения пар поездов в сутки.

Ниже представлен скриншот программы KA_PN на рисунке 2.3.

Рисунок 2.3 – Окно программы KA_PN

Для выбора новых схем подключения тяговых трансформаторов на рассматриваемом участке, с целью уменьшения степени износа изоляции его обмоток, необходимо определить наиболее нагруженное плечо подстанции. Используя схему электроснабжения, состоящую из трех подстанций решить эту задачу невозможно, поэтому нужно отредактировать данную схему и добавить еще две дополнительные подстанции.

Программа KAUbas позволит отредактировать исходную схему с учетом, установленных на подстанциях тяговых трансформаторов, марок проводов контактной сети, наличия на межподстанционных зонах ППС и ПС и компенсирующих устройств.

Ниже представлен скриншот программы KAUbas на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 – Окно программы KAUbas

График движения поездов создается с помощью программы KGrafDv совместно с данными тяговой нагрузки переменного тока 27,5 кВ.

Для построении графиков движения необходимы следующие данные участка: время стоянок на каждой станции; значения станционных интервалов; список раздельных пунктов, где разрешен обгон и скрещивание поездов; значения перегонного времени хода поездов различных категорий.

Ниже представлен скриншот программы KGrafDv на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 – Окно программы KGrafDv

В последние годы на железных дорогах страны появилась тенденция к увеличению масс поездов. Стратегическая задача ОАО «РЖД» по повышению объемов перевозок и эффективности работы во многом решается увеличением массы и длины грузовых поездов на основных направлениях сети железных дорог. За счет увеличения веса поездов снижается стоимость перевозки грузов.

Зачастую параметры системы тягового электроснабжения не обеспечивают необходимую пропускную способность участка при увеличении количества тяжеловесных поездов, что вызывает перегрузки в контактной сети и тяговых трансформаторах. Решением этих проблем является поэтапное усиление системы тягового электроснабжения проблемных зон. С помощью Комплекса расчетов системы тягового электроснабжения (КОРТЭС) можно выполнить необходимые расчеты.

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАИБОЛЕЕ ЗАГРУЖЕННЫХ ОБМОТОК ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

3.1 Определение токов плеч тяговых подстанций

Для выбора схем подключения тяговых трансформаторов по методике предлагаемой в работе [6] нужен пофидерный контроль расхода электроэнергии на тягу поездов. В настоящее время на железных дорогах Дальнего Востока данный контроль не производится. Поэтому, в рамках выпускной квалификационной работы, планируется, методом моделирования, установить токи левого и правого плеч тяговых подстанций рассматриваемого участка Бикин – Губерово для установления наиболее загруженного плеча и подсоединения к нему наименее загруженной обмотки.

Согласно представленной методике нужно знать нагрузки плеч всех трех подстанций. Для определения токов плеч, в программном комплексе КОРТЕС с помощью пакета KA_PN, будут получены расходы электроэнергии по левым и правым плечам тяговых подстанций рассматриваемого участка Бикин – Губерово.

Исходными данными для расчета являются: типы трансформаторов, продольный профиль рассматриваемого участка Бикин – Губерово, тип контактной сети, схема питания участка, график движения поездов, тяговая нагрузка.

Пользоваться исходной схемой питания, включающей в себя три подстанции, нельзя. Так как, в этом случае, расход электроэнергии левого плеча подстанции Бикин и расход электроэнергии правого плеча подстанции Губерово установлены не будут. Исходя из этого, исходную схему необходимо отредактировать, добавив к ней еще две подстанции. Отредактированная схема питания с помощью программы KAUbas программного комплекса КОРТЭС представлена на рисунке 3.1. Также будут нужны данные о типе контактной сети межподстанционных зон Розенгартовка – Бикин и Губерово – Дальнереченск, а так же данные о присутствии постов секционирования и пунктов параллельного соединения. Данные о типах трансформаторов, установленных на подстанциях Розенгартовка и Дальнереченск, сведены в таблицу 3.1. Данные о присутствии на межподстанционных зонах постов секционирования и пунктов параллельного соединения сведены в таблицу 3.2.

Таблица 3.1 – Характеристика тяговых трансформаторов

Таблица 3.2 – Данные о наличии ПС на МПЗ