ПЗ Тасун К.Н. 230505 (Усиление элементов системы тягового электроснабжения Восточного полигона Транссиба в условиях роста грузооборота 23 двгпс), страница 10

Таблица 5.11 – Допустимые межпоездные интервалы предлагаемой СТЭ 27,5 кВ с несущим тросом М-95, и параллельной работой тяговых трансформаторов

Таблица 5.12 – Пропускная способность СТЭ 27,5 кВ с несущим тросом М-95 участка Уссурийск – Анисимовка

Из произведенных расчетов следует что применение ЭУП дает значительное увеличение пропускной и провозной способности рассматриваемого участка. Замена несущего троса ПБСМ-70 на трос большего сечения ПБСМ-95 не дает увеличения грузопотока, лишь незначительно увеличивает уровень напряжения. При применении несущего троса М-95 на участке Уссурийск – Надеждинская межпоездной интервал сокращаеться с 11 до 10 минут, а на участке Надеждинская – Анисимовка до 9, также увеличивается уровень напряжения.

Согласно расчётам наличной пропускной способности участка Уссурийск – Анисимовка действующей системы тягового электроснабжения 27,5 кВ допустимый межпоездной интервал составляет 24 минуты, ограничивающим фактором при этом является напряжение в контактной сети, и мощность тяговых трансформаторов. При вводе системы ЭУП и включении трансформаторов на тяговых подстанциях на параллельную работу, допустимый межпоездной интервал составит 11 минут. При замене несущего троса ПБСМ-70 на трос марки М-95 межпоездной интервал попутного следования на участке Уссурийск – Анисимовка сокращается до 10 минут.

Вывод следующий применение системы ЭУП позволяет увеличить пропускную способность, уменьшить время попутного следования.

Режим напряжения является удовлетворительным, если на токоприёмнике любого поезда наименьшее среднее напряжение за заданный период 1 или 3 минуты не ниже допустимого по ПУСТЭ-97 значения 21 кВ [1].

В условиях пропуска тяжеловесных поездов по участку Уссурийск – Надеждинская с межпоездным интервалом 11 минут при использовании системы ЭУП наименьшее среднее напряжение на токоприемниках поездов при проследовании ими лимитирующего блок-участку составляет U_мин=21,29 кВ.

Рис 5.4 Уровень напряжения на токоприемнике электровоза

с усилением и без усиления системы тягового электроснабжения

Анализируя расчет с применением ЭУП на участке Уссурийск – Анисимовка, можно сделать следующие выводы:

- потери в тяговой сети уменьшились до 4,3 % (38229 кВт ч), а без ЭУП они составляли 7,8 % (66851кВт ч);

- минимальное напряжение на токоприемнике локомотива составляет 21кВ, а без ЭУП 18,15 кВ, что является ниже допустимого значения;

- нагрев проводов контактной подвески составляет 53˚С, в отсасывающих линиях 76˚С, без ЭУП нагрев проводов контактной подвески составляет 101 ˚С, а в отсасывающей линии 77 ˚С, что является выше допустимого значения.

Зависимости уровня напряжения, потерь энергии, нагрева проводов контактной сети и отсасывающей линии для различных вариантов контактной подвески представлены на чертеже ДП 230505 021 007.

5.2 Применение выносных питающих фидеров на тяговых подстанциях

Выносные фидера являются эффективным способом повышения напряжения в КС. Обычно фидер соединяет шины тяговой подстанции с КП сразу за нейтральной вставкой. В этом случае смежные ТП параллельно питают КП, и наибольшие потери при двустороннем питании будут на пантографе электровоза примерно в середине межподстанционной зоны (рисунок 5.5).

Рисунок 5.5 – Схема подключения линейных фидеров

Однако подключать фидер к контактной сети можно на некоторых расстояниях от нейтральной вставки (рисунок 5.6). При этом зона питания делиться на три части: участок 1 и 3 питаются ВПФ соответственно по схеме одностороннего питания, участок 2 питается по схеме двустороннего питания. В этой схеме наибольшие потери определяются длинной участка 2.

Рисунок 5.6 Схема питания межподстанционной зоны

от выносных питающих фидеров

В такой схеме снижение потерь и мощности могут достигать 50-70% по сравнению с обычной схемой, а длины ВПФ составляют 25% длины межподстанционной зоны.

Снижение потерь в схеме с ВПФ обеспечивается лишь при выполнении условия: сопротивление ВПФ должно быть меньше сопротивления КП, так как при увеличении длины фидера потери в нём возрастают. При увеличении длины ВПФ потери напряжения на участках 1 и 3 растут, а на участке 2 снижаются.

В действительности длина ВПФ выбирается с учётом следующих особенностей:

1) необходимо учитывать реальный профиль участка. От характера изменения поездных токов зависит величина потерь напряжения;

2) длины ВПФ 1 и ВПФ 2 не обязательно выбираются равными. Изменяя длину ВПФ 1 и ВПФ 2, можно изменить и долю тока, потребляемого соответственно от тяговой подстанции А и Б.

Токи фидеров при условии, что все нагрузки находятся на участке двустороннего питания (участок 2 на рисунке5.6) с учётом сопротивления фидеров формула примет вид [3]:

, (5.1)

, (5.2)

где - длины фидеров тяговых подстанций А и Б; – расстояние между точками подключения выносных фидеровтяговых подстанций А и Б; - расстояние от j-го поезда до точки подключения выносного фидератяговой подстанции А или Б; - сопротивление 1км фидера, Ом/км; - сопротивление 1км тяговой сети, Ом/км.

При наличии поездов на участке с консольным питание (участок 1 рисунок 5.6) появляется вторая составляющая тока фидера подстанции А, а при наличии поездов на участке 3 – вторая составляющая тока фидеров подстанции Б

, (5.3)

, (5.4)

где - токи поездов, расположенных на участках консольного питания 1 и 3 (рисунок 5.6); - ток поездов, расположенных на участках двухстороннего питания – участке 2.

3) Длина ВПФ определяется типом фидера и его сопротивлением.

Фидеры тяговых подстанций обычно выполняются проводами типа А-185 и, реже, М-95 [12].

Выполним расчет минимального уровня напряжения на токоприемнике электровоза в зависимости от длины ВПФ для действующей контактной подвески и для случая ее усиления системой УЭП. Расчет производим для межподстанционной зоны Уссурийск – Надеждинская.

Рисунок 5.7 – Схема питания межподстанционной зоны Уссурийск – Надеждинская с применением ВПФ.

В первом случае был произведен расчет для действующей контактной подвески ПБСМ-70+МФ-100, длина фидеров контактной сети рассматриваемых подстанций равномерно увеличивалась от 0,1 до 10 км. В результате была получена зависимость минимального уровня напряжения от длины фидеров контактной сети изображенная в виде графика на рисунке 5.10.

Рисунок 5.8 – Зависимость минимального уровня напряжения в контактной сети от длины ВПФ.

На рисунке 5.10 видно что в случае увеличения длины питающих фидеров до 5 километров минимальный уровень напряжения на токоприемнике электровоза увеличится примерно на 1 кВ, дальнейшее увеличение длины ВПФ приведет к возрастанию потерь в самих фидерах а следовательно к снижению минимального уровня напряжения.

Во втором случае расчет произведен для действующей контактной подвески усиленной системой ЭУП и применением ВПФ длина фидеров контактной сети рассматриваемых подстанций также равномерно увеличивалась от 0,1 до 10 км. В результате была получена зависимость минимального уровня напряжения от длины фидеров контактной сети изображенная в виде графика на рисунке 5.11.

Рисунок 5.9 – Минимальный уровень напряжения на токоприйомнике электровоза в зависимости от длины ВПФ.

Из графика на рисунке 5.9 следует что увеличение длины ВПФ приводит только к снижению минимального уровня напряжения в контактной сети. Это обусловлено тем что сопротивление контактной подвески меньше сопротивления ВПФ.

При условии пропуска тяжеловесных поездов по участку, наименьшее напряжение на токоприемнике электровоза при действующей системе (без ВПФ) составляет U_мин=20,43 кВ. При увеличении длины фидеров (с ВПФ) ТП Надеждинская наблюдается увеличение минимального уровня напряжения на токоприёмнике поездов до U_мин=20,5 кВ. Уровень минимального напряжения при усилении контактной подвески системой ЭУП (без ВПФ)составляет U_мин=22,25 кВ, при применении ВПФ уровень напряжения уменьшается до значения U_мин=21,93 кВ. То есть наблюдается снижение уровня напряжения на токоприёмнике электровоза при удлинении питающих фидеров. Диаграммы уровня напряжения при комплексном применении вариантов усиления представлены на чертеже ДП 230505 021 008.

Снижение уровня напряжения на токоприемнике электровоза, при увеличении длины фидеров происходит вследствие того, что сопротивление тяговой сети с ЭУП примерно в 2 раза ниже сопротивления фидеров, следовательно потери напряжения в фидере больше, чем в тяговой сети.

Таблица 5.13 – Сопротивление фидеров,питающих межподстанционную зону Уссурийск – Надеждинская.

Следовательно, для получения положительного эффекта от увеличения длины фидеров, необходимо замена фидерных линий, на линии с меньшим сопротивлением, чем у тяговой сети. Для этого сечение фидерной линии должно быть невероятно огромным, опора не выдержит таких нагрузок, либо необходимо протягивать фидера на отдельных опорах.