где – мощность потребителей, присоединенных к шинам тягового электроснабжения, кВА; – максимальная полная мощность нетяговых потребителей, подключенных к районной обмотке силовых трансформаторов, кВА; – коэффициент разновременности максимальных нагрузок тяговых и нетяговых потребителей, равный 0,95-0,98.

1. Определение мощности тяговой обмотки понижающего трансформатора

Мощность тяговой обмотки понижающих трансформаторов определим следующим образом:

, (2.3)

где – мощность, расходуемая на тягу поездов, кВА; – максимальная мощность нетяговых потребителей, получающих питание от системы ДПР, кВА; – номинальная мощность трансформатора собственных нужд (ТСН), кВА; – коэффициент разновременности максимальных нагрузок тяговых и нетяговых потребителей, равный 0,95-0,98.

1. Определение мощности, расходуемой на тягу поездов

По известным действующим значениям токов наиболее и наименее загруженных плеч питания, необходимая мощность понижающих трансформаторов , кВА, для питания тяговой нагрузки определяется по формуле:

, (2.4)

где и – соответственно действующее значение тока наиболее и наименее загруженных плеч питания, А; – напряжение на шинах РУ 27,5 кВ, кВ; – коэффициент, учитывающий неравномерность нагрузки фаз трансформатора, 0,9; – коэффициент, учитывающий влияние компенсации реактивной мощности, 0,93; – коэффициент, учитывающий влияние внутрисуточной неравномерности движения на износ изоляции обмоток трансформатора, 1,45.

Для определения значений токов наиболее и наименее загруженных плеч питания воспользуемся программой «Кортэс». В которой учитывается профиль пути, ограничения скорости, тип электровоза и вес поезда. Полученные данные сводим в таблицы 2.1-2.5.

Таблица 2.1 – Токовая нагрузка плеча Магдагачи-Сулус для поездов массой 7800 тонн

Перегон	Длина, км	Время хода, минут		Расход энергии
		полное	под током	активный, кВт·ч	полный, кВА·ч
7493,1-7537,5	44,4	39,6	20,7	4242,3	4706,6

Таблица 2.2 – Токовая нагрузка плеча Сулус-Магдагачи для поездов массой 6000 тонн

Перегон	Длина, км	Время хода, минут		Расход энергии
		полное	под током		активный, кВт·ч	полный, кВА·ч
7537,5- 7493,1	44,4	40,3	23,9		4000,9	4433,5

Таблица 2.3 – Токовая нагрузка плеча Сулус-Чалганы для поездов массой 7800 тонн

Перегон	Длина, км	Время хода, минут		Расход энергии
		полное	под током	активный, кВт·ч	полный, кВА·ч
7537,5-7578,5	41,0	46,7	23,9	4068,8	4514,7

Таблица 2.4 – Токовая нагрузка плеча Чалганы-Сулус для поездов массой 6000 тонн

Перегон	Длина, км	Время хода, минут		Расход энергии
		полное	под током	активный, кВт·ч	полный, кВА·ч
7578,5-7537,5	41,0	38,1	19,8	3156,7	3510,6

Таблица 2.5 – Результаты тягового расчета для подстанции Сулус

Перегон	Удельный расход			Максимальный ток поезда
	активный, Вт·ч/(т·км)	полный, ВА·ч/(т·км)	Ток, А		Километр, км
Магдагачи-Сулус	11,8	13,1	618		7526,29
Сулус-Магдагачи	14,3	15,9	612		7495,98
Сулус-Чалганы	12,3	13,6	618		7566,54
Чалганы-Сулус	12,2	13,6	619		7540,81

По формуле (2.4) находим мощность, расходуемую на тягу поездов:

.

1. Мощность нетяговых потребителей питающихся по линии ДПР

Нагрузка линии ДПР: «З», «В»: 1 КТП-250 кВА, 3 КТП-100 кВА, 1 КТП-25 кВА и 41 сигнальных точек по 1,25 кВА.

Мощность нетяговых потребителей питающихся по линии ДПР определяем по формуле (2.5):

, (2.5)

где – установленная мощность нетяговых потребителей, питающихся по линии ДПР, = 626,26 кВт.; – коэффициент спроса, учитывающий режим работы, загрузку и к.п.д. оборудования – 0,65; cosφ = 0,92.

.

1. Мощность собственных нужд и выбор трансформатора собственных нужд

Требующуюся мощность для питания собственных нужд переменного тока определяют суммированием присоединенной мощности всех потребителей.

Присоединенная мощность потребителей собственных нужд сведена в таблицу ПРИЛОЖЕНИЕ А.

При определении мощности трансформатора собственных нужд исходят из того, что один трансформатор должен обеспечить всю нагрузку собственных нужд согласно условию:

, (2.6)

где – максимальная мощность потребителей собственных нужд, кВА.

Согласно условию (2.6) принимаем ближайший по мощности трансформатор типа ТМ-400/27,5 с номинальной мощностью = 400 кВА и номинальным напряжением обмоток .

Так как в летнее время обогрев оборудования и помещения тяговой подстанции не отапливаются, то без учета мощности используемой для этих целей, мощность потребителей собственных нужд составляет – 139,9 кВА.

Из справочных данных [3] принимаем ближайший по мощности трансформатор собственных нужд типа ТМЖ-250/27,5 с номинальной мощностью 250 кВА; = 0,96; = 3,7; = 6,5 %.

На транзитных тяговых подстанциях устанавливают два ТСН мощностью 250 кВА и два ТСН мощностью 400 кВА для обогрева выключателей ОРУ с вторичным напряжением 380/220 В, работающих с глухозаземленной нейтралью. На подстанциях переменного тока ТСН присоединяют к шинам
РУ-27,5 кВ.

По формуле (2.2) определим мощность тяговой обмотки силового трансформатора

.

1. Мощность районных потребителей

В ЗРУ-10 кВ нормально в работе пять фидеров для питания районной нагрузки и два фидера для продольного электроснабжения. Согласно протокола замеров (ПРИЛОЖЕНИЕ Б) проведенных на тяговой подстанции Сулус в сутках 9 марта 2017 года.

Потребители, питающиеся от шин различных напряжений подстанции, представлены в таблице 2.6 на 19-00.

Таблица 2.6 – Мощность потребителей

Потребители	Потребляемая мощность
	, кВт	, кВАр	кВА
Ввод 10 кВ	55,60	10,00	56,49

Необходимую максимальную полную мощность кВА, всех потребителей с учетом потерь в сетях выше 1000 В и понижающих трансформаторах потребителей можно определить по формуле:

(2.10)

где – максимальное значение суммарной активной нагрузки потребителей, кВт; – максимальное значение суммарной реактивной нагрузки потребителей, кВар.; и – определяются по суточным графикам нагрузок.

Необходимая максимальная полная мощность кВА, на шинах РУ
10 кВ подстанции согласно формуле (2.10):

.

Мощность тяговой обмотки понижающих трансформаторов определим по формуле (2.3):

.

Необходимую мощность каждого из двух понижающих трансформаторов определим согласно формуле (2.2):

.

Следовательно, согласно условию (2.1) необходимая мощность каждого из двух трансформаторов:

.

Принимаем понижающие трансформаторы типа ТДТНЖ-40 000/220, номинальная мощность которых = 40 МВА, номинальные напряжения обмоток = 230 кВ, = 27,5 кВ, = 11,0 кВ; = 54; = 220; = 12,5 %; = 22,0 %; = 9,5 % [3].

Полная мощность тяговой подстанции зависит от количества и мощности понижающих трансформаторов и схемы электроснабжения тяговой подстанции. Выражение для определения максимальной полной мощности тяговой подстанции приведено в [3] и имеет вид:

, (2.11)

где – число главных понижающих трансформаторов, =2; – сумма мощностей подстанций, питающихся транзитом через шины рассчитываемой подстанции, МВА; – коэффициент разновременности максимальных нагрузок рассчитываемой и соседних подстанции, для двухпутных участков = 0,7-0,8.

Через шины тяговой подстанции Сулус питается транзитом тяговая подстанция Чалганы, и тяговая подстанция Магдагачи, имеющие по два силовых трансформатора мощностью 40 МВА каждый.

.

1. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ

Согласно ПУЭ выбор и проверка электрических аппаратов и токоведущих элементов по электродинамической и электрической устойчивости произ­водится по току трехфазного короткого замыкания (I_к), поэтому необходимо произвести расчет токов короткого замыкания для всех распределительных устройств (РУ) и однофазного замыкания на землю (I_к) для РУ, питающего напряжения.

На основании исходных данных и принятой схемы главных электрических соединений подстанции составляется расчетная схема (рисунок 3.1).