– размер движения для интенсивного месяца, пар поездов в сутки; Q₀=12 минут − минимальный межпоездной интервал; кривые потребления тока на участках.

Методика расчёта размеров движения представлена в [1].

-расчётное число поездов при использовании максимальной пропускной способности участка:

(3.1)

где - расчетный период времени (сутки).

Так как максимальная пропускная способность практически не достигается, то вводится в расчет коэффициент использования пропускной способности в соответствии с ПУСТЭ-97, равный 0,91.

(3.2)

Среднегодовые суточные размеры движения:

(3.3)

где - коэффициент неравномерности распределения поездов по участкам.

4 РАСЧЕТ УДЕЛЬНОГО ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ И ВЫБОРВАРИАНТОВ РАЗМЕЩЕНИЯ ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ

4.1 Количество перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации.

Количество перевозимых грузов в расчетный год эксплуатации, млн. тонн, определяется по формуле:

, (4.1)

где  год эксплуатации, на который рассчитывается количество перевозимых грузов;  количество перевозимых грузов (исходные данные);  прирост количества перевозимых грузов за год(исходные данные).

4.2 Расчёт электрической энергии, потребляемой ЭПС при движении

Энергия потребляемая поездом на четном и не четном направление, определяется как :

, (4.2)

где 1,15  коэффициент, учитывающий потери электроэнергии при пуске и торможении электровоза;  напряжение на токоприемнике электровоза;  среднее значение тока поезда на участке кривой потребляемого тока; к количество участков, на которое разбита кривая тока;  коэффициент полезного действия электровоза;  коэффициент полезного действия системы электроснабжения; - заданная средняя техническая скорость движения ЭПС в чётном и нечётном направлении движения; - коэффициент мощности ЭПС;

Значения для различных направлений движения, принимаются из таблицы Б.1, Б.2 приложения Б.

;

.

4.3 Определение удельного расхода электрической энергии

Удельный расход электроэнергии четного и нечетного направления определяется как, :

, (4.3)

где - расчетная масса ЭПС; − вес ЭПС четного и нечетного направления соответственно т;( , ); L − длина электрифицированного участка.

4.4 Определение удельное потребление мощности на 10ый год эксплуатации

Рассчитаем удельное потребление мощности на 10 год эксплуатации:

, (4.4)

где - коэффициент тары; – количество грузов за 10 лет; - число часов в году.

Расстояние между тяговыми подстанциями определяется в зависимости от P_ср по номограмме. В данном дипломном проекте расчет автоматизирован. Программа позволяет определить оптимальное расстояние между ТП так, чтобы загрузка плеч питания была равномерна.

5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПО ЗАДАННЫМ ТЯГОВЫМ РАСЧЕТАМ

При двухстороннем питании меж подстанционной зоны на переменном токе для определения расхода энергии от одного поезда, необходимо предварительно разделить кривую поезда, пользуясь методикой пропорционального деления отрезок.

Найдем расход энергии от одного поезда, приходящегося на данный фидер расчетной ТП. Определим расход энергии по следующему выражению:

, (5.1)

где - расчетное напряжение; - расчетная скорость четного и нечетного ЭПС, км/ч; - коэффициент эффективности выпрямленного тока.

Значения для различных направлений движения, принимаются из таблиц Б.3 − Б.6 (Приложения Б).

.

Расход энергии, приходящийся на плечо питания тяговой подстанции, для каждого режима определяется по выражению:

(5.2)

где - расход энергии от одного поезда, приходящиеся на фидеры рассматриваемой тяговой подстанции соответственно четного и нечетного путей; - расчетные суточные размеры движения для соответствующего режима движения; - коэффициент, учитывающий дополнительный расход энергии на собственные нужды подвижного состава и маневры;  - коэффициент, учитывающий повышенный расход энергии в зимнее время из–за увеличения сопротивления движению; - коэффициент, учитывающий потери энергии в тяговой сети.

Расход энергии для левого плеча подстанции:

;

.

Расход энергии для правого плеча подстанции:

;

.

6 РАСЧЕТ СРЕДНЕЙ МОЩНОСТИ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ

6.1 Расчёт средней мощности плеч питания ТП

Для расчета средней мощности плеч питания ТП используется методика изложенная в [1], согласно которой необходимо начать с расчета полной мощности плеча :

, (6.1)

Так как мощность является средней, необходима, найти ее эффективное значение, для этого требуется рассчитать коэффициент эффективной мощности плеча, :

, (6.2)

где – поправочный коэффициент при двустороннем питании; − соответственно время хода поезда под током и полное время хода поезда на рассматриваемом плече питания за расчетный период времени.

Время хода поезда под током, определяется по формуле :

, (6.3)

где - длина без токовой паузы рассматриваемого плеча четного (нечетного) направления, км.

В нечетном и четном направлениях время хода под током соответственно:

Для левого плеча:

Для правого плеча:

;

.

В нечетном и четном направлениях полное время хода поезда по рассматриваемому плечу соответственно:

Для левого плеча:

Для правого плеча:

;

.

Время потребления энергии поездами и полное время хода поезда на рассматриваемом плече питания за расчетный период времени, суток:

; (6.4)

, (6.5)

где - время хода поезда по зоне соответственно по четному и нечетному путям; - время хода поезда по зоне соответственно по четному и нечетному путям под током; - расчетные суточные размеры движения для соответствующего режима движения ( – максимальные размеры движения; – размеры движения для интенсивного месяца).

Результаты расчетов по формулам (6.4) и (6.5) приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1.1- Время потребления энергии поездами и полное время хода

По формуле (6.2) численные значения коэффициентов для двух режимов работы равны:

Слева от ТП 2:

;

.

Справа от ТП 2:

;

.

Эффективное значение мощности плеч питания определяется как :

. (6.6)

Эффективная мощность левого плеча питания:

;

.

Эффективная мощность правого плеча питания:

;

.

Результаты расчетов по формулам приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2−Эффективное значение мощности плеч питания

6.2 Выбор силового трансформатора тяговой подстанции

6.2.1 Силовой трансформатор со схемой присоединения обмоток трансформатора к внешней и тяговой сети «Звезда-треугольник-11»

Определим мощности двух наиболее загруженных обмоток трансформатора для двух режимов работы :

; (6.7)

. (6.8)

Для интенсивного месяца:

;

.

Наиболее загруженной обмоткой будет обмотка 1

Для максимальной пропускной способности:

;

.

Наиболее загруженной обмоткой будет обмотка 1

Для предварительного выбора мощности трансформатора принимается для верхней границы мощность наиболее загруженной обмотки при максимальной пропускной способности, для нижней границы мощность наиболее загруженной обмотки при интенсивной загруженности.

;

.

Далее определяются предварительные значения верхней и нижней границы интервала, в котором должна заключаться потребная номинальная мощность понизительного трансформатора, исходя только из мощности на тягу поездов. Верхний предел соответствует расчетной мощности трансформатора, определенной при максимально возможных размерах движения

Верхний предел:

.

Нижним пределов служит наибольшая из следующих величин:

;