Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра "Системы электроснабжения"

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

_______________И.В. Игнатенко

"____"___________2016 г.

УСИЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ВОСТОЧНОГО ПОЛИГОНА ТРАНССИБА В УСЛОВИЯХ РОСТА ГРУЗООБОРОТА. РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ УСИЛЕНИЯ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК ДЛЯ ПРОПУСКА ПОЕЗДОВ ПОВЫШЕННОЙ МАССЫ
Пояснительная записка к дипломному проекту
ДП 23.05.05. ПЗ
Студент гр. 651	К.Н. Тасун
Консультант по электробезопасности	М.В. Наконечный
Консультант по экономике	Е.В. Гусарова
Консультант по безопасности жизнедеятельности	А.И. Андреев
Руководитель	М.В. Наконечный
Нормоконтроль	С.А. Власенко

Хабаровск – 2016

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

Тасуна Константина Николаевича

(фамилия, имя, отчество)

1.Тема ВКР: «Усиление элементов системы тягового электроснабжения Восточного полигона Транссиба в условиях роста грузооборота: разработка вариантов усиления контактных подвесок для пропуска поездов повышенной массы».

утверждена приказом по университету от « » 2016 г. №

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР « » 2016 г.

3. Исходные данные к ВКР: Профиль участкаУссурийск – Находка-Восточный, тип локомотивов, параметры тяговой сети на участке Уссурийск – Находка-Восточнй, график движения поездов.

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

4.1)Расчет мощности трансформаторов тяговых подстанций с проверкой на нагрузочную способность участка Уссурийск – Находка-Восточный.

4.2) Проверка контактной подвески по нагреванию.

4.3)Проверка сечения контактной сети по пропускной способности

4.4) Предложение вариантов усиления системы электроснабжения.

4.5) Выбор одного из вариантов и его обоснование.

4.6) Безопасность жизнедеятельности при работе на контактной сети

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

5.1 Исходные данные к расчету системы тягового электроснабжения;

5.2 Исходные данные профиля пути к расчету системы тягового электроснабжения;

5.3 Результат тягового расчета

5.4 Проверка контактной сети по нагреву

5.5 Проверка контактной сети по пропускной способности

5.6 СТЭ без усиления при пропуске тяжеловесных поездов

5.7 Усиление СТЭ экранирующим и усиливающим проводом

5.8 Усиление СТЭ с помощью выносных питающих фидеров

5.9 Усиление СТЭ путем применения параллельных схем соединения контактных подвесок

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

Наименование раздела	Консультант	Подпись, дата
		Задание выдал	Задание принял
БЖД и охрана труда Электробезопасность Экономическая часть	Андреев А.И. Наконечный М.В. Гусарова Е.В.

7. Дата выдачи задания 14 марта 2016 г.

Календарный план

выполнения выпускной квалификационной работы

№ п/п	Наименование этапов выполнения выпускной квалификационной работы*	Срок выполнения этапов ВКР	Примечание
1	Общая характеристика участка Уссурийск –Находка-Восточный	20.03.2016
2	Расчет мощности трансформаторов тяговых подстанций с проверкой на нагрузочную способность	11.04.2016
3	Определение сечения контактной сети и проверка проводов по нагреванию	22.04.2016
4	Проверка сечения проводов контактной сети по пропускной способности	29.04.2016
7	Усиление элементов системы тягового электроснабжения	03.05.2016
8	Раздел экономики	19.05.2016
9	Раздел безопасности жизнедеятельности	25.05.2016
10	Раздел электробезопасности	30.05.2016
11	Оформление проекта	1.06.2016

Студент _____________________________________________

РуководительВКР ____________________________________

ОТЗЫВ РУКОВОДИТЕЛЯ

ABSTRACT

The object of research is the system of traction power supply Ussuriisk area - Nakhodka-Vostochny DVZhD when trains pass the increased weight and length.

Purpose - Calculation and analysis of options for strengthening the system of traction power supply, the development of options for strengthening overhead lines in a regular treatment of heavy trains.

Calculations and analysis of the traction power supply system settings are made using the program KORTES "Complex calculations of power, VNIIZhT 2002-2005".

As a result of proposed applications of the screening and reinforcing wires in the area Ussuriisk - Anisimovka, the use of parallel circuits connection overhead lines, the use of remote feeders. Produced its feasibility study, the issues of electrical and BC during the work on the catenary.

РЕФЕРАТ

138 с., 17 рис., 38 табл., 21 источников

СИСТЕМА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ, ТЯЖЕЛОВЕСНОЕ ДВИЖЕНИЕ, УСИЛЕНИЕ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.

Объектом исследования является система тягового электроснабжения участка Уссурийск – Находка-Восточный ДВЖД при пропуске поездов повышенной массы и длины.

Цель работы – расчет и анализ вариантов усиления системы тягового электроснабжения, разработка вариантов усиления контактных подвесок в условиях регулярного обращения тяжеловесных поездов.

Расчеты и анализ параметров системы тягового электроснабжения выполнены при помощи программы КОРТЭС «Комплекс расчетов электроснабжения, ВНИИЖТ 2002-2005».

В результате работы предлагаются варианты применения экранирующего и усиливающего провода на участке Уссурийск – Анисимовка, применение параллельных схем соединения контактных подвесок, применения выносных питающих фидеров. Произведена её технико-экономическая оценка, рассмотрены вопросы электробезопасности и БЖД при выполнении работ на контактной сети.

СОДЕРЖАНИЕ

С.

ВВЕДЕНИЕ 8

1 ХАРАКТЕРИСТИКА УЧАСТКА 10

2 РАСЧЁТ МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ С ПРОВЕРКОЙ НА НАГРУЗОЧНУЮ СПОСОБНОСТЬ 14

2.1 Определение расчетных размеров движения 14

2.2 Определение расходов электроэнергии 16

2.3 Расчет мощности тяговых подстанций 18

2.4 Проверка на нагрузочную способность трансформаторов ТП 29

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ И ПРОВЕРКА ПО НАГРЕВАНИЮ 34

3.1 Определение экономического сечения проводов контактной сети 34

3.2 Определение эффективных значений токов фидеров тяговых подстанций 39

4 ПРОВЕРКА СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

ПО ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ 45

5 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО УСИЛЕНИЮ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРИ ПРОПУСКЕТЯЖЕЛОВЕСТНЫХ ПОЕЗДОВ НА УЧАСТКЕ УССУРИЙСК – НАХОДКА-ВОСТОЧНЫЙ 54

5.1 Система электроснабжения с экранирующим и усиливающим проводом 54

5.1.1 Преимущества системы тягового электроснабжения ЭУП 55

5.1.2 Недостатки системы тягового электроснабжения с ЭУП 56

5.1.3 Конструкция системы с экранирующим и усиливающим проводом 57

5.1.4 Применение усиливающего экранирующего провода на участке Уссурийск – Анисимовка 59

5.2 Применение выносных питающих фидеров на тяговых подстанциях 71

5.3 Анализ схемы соединения контактных подвесок путей с раздельной/узловой на параллельную 77

6 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ МОДЕРНИЗАЦИИ КС УЧАСТКА УССУРИЙСК - АНИСИМОВКА 83

6.1 Экономическое обоснование модернизации участка контактной сети Уссурийск - Анисимовка 83

6.1.1 Расчёт капитальных вложений на модернизацию контактной сети 83

6.1.2 Расчёт текущих расходов по эксплуатационному обслуживанию участка контактной сети 85

6.1.3 Определение экономического эффекта от электрификации участка Уссурийск – Анисимовка 91

6.1.4 Расчёт срока окупаемости модернизации контактной сети 92

7 РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИЙ ПО БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА КОНТАКТНОЙ СЕТИ 93

7.1. Организационные мероприятия 93

7.2. Технические мероприятия 98

7.3. Расчет напряженности электромагнитного поля КС переменного тока 99

8 ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСТНОСТЬ 104

8.1 Организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работающих при монтаже усиливающего провода 104

8.2 Специальные требования безопасности при выполнении работ со снятием напряжения и заземлением 104

8.3 Изменение напряженности электрического поля подвески с экранирующим и усиливающим проводом 108

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 114

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 115

ПРИЛОЖЕНИЕ А 117

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 120

ПРИЛОЖЕНИЕ В 121

ПРИЛОЖЕНИЕ Г 125

ПРИЛОЖЕНИЕ Д 126

ПРИЛОЖЕНИЕ Е 133

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 136

ВВЕДЕНИЕ

Современные тенденции развития российской и мировой экономики ставят перед холдингом «РЖД» новые задачи, своевременное решение которых должно способствовать как ускорению социально-экономического развития Российской Федерации, а в частности Дальнего Востока, так и обеспечивать устойчивое развитие холдинга, повышение его глобальной конкурентоспособности, увеличение стоимости бизнеса.

Одной из таких тенденций является рост грузооборота. Решением этого вопроса является увеличение массы и длины грузовых поездов на основных направлениях сети железных дорог. Так в программе стратегического развития холдинга «РЖД» на период до 2030 года одним из пунктов является развитие инфраструктуры с целью перехода на тяжеловесное движение с весовыми нормами поездов 9 тысяч тон и более.

Этот вопрос особенно актуален на Дальневосточном полигоне Транссиба так как в последние годы происходит динамичный рост грузооборота морских портов, он достигает 26 % от грузооборота портов страны, что напрямую связанно с развитием отношений России со странами АТР. Увеличение массы подвижного состава позволит обеспечить не только планируемый уровень грузопотока но и повысить эффективность работы холдинга в целом.

Способность перевозочного процесса на железной дороге в значительной степени определяется пропускной способностью электрифицированных участков и связанной с нею потребностью в тяговой мощности. Последняя зависит от многих факторов, основными из которых являются: весовые нормы поездов обращающихся по участкам электрифицированных железных дорог; интервалы попутного следования, продольный профиль пути; схема питания и секционирования контактной сети, возможность использования рекуперативного торможения, наличия средств усиления контактной сети устройств компенсации реактивной мощности и т.д.

Практика показывает, что увеличение массы поездов должно быть основано в первую очередь на современных научно-технических достижениях в этой области и проверенной практикой технологии обеспечивающей резервирование и надежность работы системы тягового электроснабжения при безусловном обеспечении безопасности движения и установленной скорости доставки грузов на направлениях железных дорог.

В дипломном проекте рассмотрены проблемы организации тяжеловесного движения на участке Уссурийск – Находка-Восточный, лимитирующим звеном на этом отрезке является перегон Анисимовка – Фридман, из-за сложного профиля пути образовался ряд ограничений препятствующих увеличению грузопотока.В работе производится расчет параметров действующей системы тягового электроснабжения и влияния оказываемого на неё при пропуске поездов повышенной массы и длины, атак же оценены предельные пропускные и провозные способности участка без усиления СТЭ.

Анализ различных вариантов усиления системы тягового электроснабжения, производится на основании серии многовариантных расчетов, выполняемых при помощи программного комплекса «КОРТЭС».Рассмотрены варианты усиления СТЭ при помощи применения системы с усиливающим экранирующим проводом и в случае замены несущего троса на трос большего сечения. Также рассмотрена возможность применения выносных питающих фидеров на тяговых подстанциях Уссурийск, Надеждинская. Просчитан эффект от изменения схемы питания контактных подвесок с узловой на параллельную.

Приведен расчет срока окупаемости оборудования и экономического эффекта в случае усиления СТЭ системой УЭП на участке Уссурийск – Находка-Восточный. Описаны меры безопасности при обслуживании контактной сети и оценены значения электромагнитного влияния на людей работающих вблизи контактной подвески.

1 ХАРАКТЕРИСТИКА УЧАСТКА УССУРИЙСК – НАХОДКА-ВОСТОЧНЫЙ

Участок Уссурийск – Находка-Восточный находится в ведение двух дистанций электроснабжения: Уссурийская дистанция электроснабжения (ЭЧ-3) и Владивостокская дистанция электроснабжения (ЭЧ-4). Дальневосточной железной дороги (ДВЖД) – филиала ОАО «РЖД». Протяженность участка по контактной сети (КС) составляет 279,5 км, в его состав входят семь межподстанционных зон: Уссурийск – Надеждинская – 63,8;Надеждинская – Смоляниново – 47,6; Смоляниново – Анисимовка – 31,8; Анисимовка – Фридман – 24,5; Фридман – Партизанск – 26,;3 Партизанск – Находка – 40,8; Находка – Находка-Восточный – 21,181 км.

На межподстанционных зонах участка Уссурийск – Находка-Восточный установлены посты секционирования (ПС) и пункты параллельного соединения (ППС). Данные по ПС, ППС и контактной сети сведены в таблицу 1.1.