Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Системы электроснабжения»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

_______И. В. Игнатенко

"____"___________2016 г.

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ УЧАСТКА МАГИСТРАЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ БЕЗ УЧЁТА КОМПЛЕКСНОСТИ ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ

Пояснительная записка к дипломному проекту

ДП 23.05.05. ПЗ - 652

Студент гр. 652 Т.И. Дьячкова

Консультант по электробезопасности И.В. Игнатенко

Консультант по экономике Е.В. Гусарова

Консультант по безопасности

жизнедеятельности А.И. Андреев

Руководитель И.В. Игнатенко

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 Электроснабжение транспорта

(учебное подразделение)

Специальность 23.05.05

(шифр, наименование)

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой_____________

«_____» ________________г.

З А Д А Н И Е

на выпускную квалификационную работу (ВКР) студента

Дьячковой Татьяны Игоревны

(фамилия, имя, отчество)

1. Тема ВКР: Электроснабжение участка магистральной железной дороги на переменном токе без учета комплексности электрификации

утверждена приказом по университету от «__» ____ г. № ____

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР «17 » июня 2016 г.

3. Исходные данные к ВКР _1) Схема внешнего электроснабжения. 2) Тяговый расчёт. 3) Объёмы перевозок. 4) Тип рельсов. 5) Отчёт о научно-исследовательской работе по реализации федеральной целевой программы «Модернизация транспортной системы России»

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов): 1) Оценка грузопотока участка БАМ.

2) Проектирование электроснабжения участка электрифицируемой железной дороги.

3) Сравнительный анализ схем присоединения обмоток тягового трансформатора к внешней и тяговой сетям.

4) Проектирование специализированной ТП с использованием однофазных трансформаторов, соединённых по схеме открытый треугольник.

5) Расчёт экономических показателей работы специализированной ТП.

6) БЖД. Разработка мероприятий по пожарной безопасности ТП.

7) Электробезопасность. Расчёт наведённого напряжения на однопутном участке.

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

1)Тяговый расчет для четного направления движения. Анализ продольного профиля участка пути. 2) Кривые поездного тока и фидерные составляющие плеч питания ТП. Результаты суточного расхода электроэнергии. 3) Проверка выбранного сечения КС по нагреванию. 4) Тяговые подстанции с однофазными трансформаторами, соединёнными по схеме «открытого треугольника». 5) Тяговые подстанции с трёхфазными трансформаторами. 6) Схема главных электрических соединений специализированной тяговой подстанции 220/27,5 кВ без резерва. 7) Разрез специализированной тяговой подстанции.8) Схема главных электрических соединений специализированной тяговой подстанции 220/27,5 кВ с резервом.

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

7. Дата выдачи задания 18 марта 2016 г.

Руководитель _____________________________

(подпись)

Задание принял к исполнению _____________

(подпись)

Календарный план

Студент-дипломник ____________

Руководитель работы __________

ABSTRACT

The purpose of this work - electrification of the main railway of BAM Kenai - Datta AC power supply system on 25 kV 50 Hz. This area will receive electrical power from a dedicated transit traction substation with the attached single-phase transformers connected by the scheme "open triangle". The objectives of this work: identify, can the single-phase transformers, connected under the scheme "open triangle" improve conditions equalize the voltage in the contact system, distribute the load of the windings of transformers and thereby reduce wear; to show how the compact would be no supply of traction substation district not traction consumers; calculated as reduced amount of funding in the construction of specialized traction substation, as well as how much it would be cheaper to further service; to draw a conclusion about the appropriateness of new specialized traction substations of railways Russia for example electrification of Kenai - Datta.

РЕФЕРАТ

Проект содержит 102 с., 7 рис., 39 таблиц, 28 источник, 17 приложений.

АНАЛИЗ УЧАСТКА, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ, ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК, АНАЛИЗ СХЕМ, ОДНОФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ТЯГОВАЯ ПОДСТАНЦИЯ

Объектом исследования является участок магистральной железной дороги БАМа Кенай-Датта.

Цель проекта – электроснабжение участка электрифицируемой железной дороги и проектирование специализированной тяговой подстанции с однофазными трансформаторами.

В результате исследования были проанализированы грузопоток и основные характеристики выбранного участка. Далее был произведён расчёт электроснабжения заданного участка магистральной железной дороги и сравнительный анализ схем соединения обмоток «звезда-треугольник-11» и «открытый треугольник». Далее осуществлён проект специализированной понизительной транзитной тяговой подстанции с однофазными трансформаторами, подобранно оборудование подстанции, составлен план спроектированной тяговой подстанции, а также рассчитан технико–экономический эффект от осуществления проекта данной тяговой подстанции.

Описаны вопросы безопасности жизнедеятельности в области пожарной безопасности тяговой подстанции. В разделе электробезопасность был произведён расчёт наведённого напряжения на однопутном участке. В конце пояснительной записки приведены чертежи согласно выбранному проекта подстанции.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 11

1 ОЦЕНКА ГРУЗОПОТОКА УЧАСТКА БАМ 13

1.1 Анализ участка Кенай - Датта 13

1.2 Анализ работы станции Комсомольск-на-Амуре 13

1.3 Анализ работы станции Ванино 14

1.4 Анализ электроснабжения участка Комсомольск-на-Амуре - Ванино 15

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ УЧАСТКА ЭЛЕКТРИФИЦИРУЕМОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ 18

2.1 Определение расчётных размеров движения поездов 18

2.2 Расчёт удельного энергопотребления и выбор вариантов размещения тяговой подстанции 20

2.2.1 Количество перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации 20

2.2.2 Расчёт электрической энергии, потребляемой ЭПС при движении 21

2.2.3 Определение удельного расхода электрической энергии 22

2.2.4 Определение удельно потребляемой мощности на 4ый год эксплуатации 22

2.2.5 Расстояния между тяговыми подстанциями и сечения контактной подвески 23

2.3 Определение расходов электроэнергии по заданным тяговым расчётам 23

2.4 Расчёт сечения проводов контактной сети и выбор типа контактной подвески 26

2.4.1 Расчет методом экономических сечений 26

2.4.2 Проверка выбранной контактной подвески по температуре нагрева проводов 27

2.5 Проверка режима напряжения в тяговой сети и определение перегонной пропускной способности участка 29

2.6 Расчёт токов короткого замыкания в тяговой сети и максимальных рабочих таково подстанции, выбор типа релейной защиты 33

2.7 Расчёт средней мощности тяговой подстанции и выбор количества и типа тяговых трансформаторов 34

2.7.1 Расчет эффективных значений мощности плеч питания тяговой подстанции 34

2.7.2 Выбор силового трансформатора тяговой подстанции 41

2.7.3 Проверка принятых трансформаторов на перегрузочную способность 44

3 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СХЕМА ПРИСОЕДИНЕНИЯ ОБМОТОК ТЯГОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА К ВНЕШНЕЙ И ТЯГОВОЙ СЕТЯМ 48

3.1 Тяговые подстанции с однофазными трансформаторами, соединенными по схеме открытого треугольника 48

3.2 Тяговые подстанции с трехфазными трансформаторами, соединенными по схеме «звезда-треугольник 11» 49

3.3 Коэффициент несимметрии токов, обусловленный нагрузкой одной тяговой подстанции 51

3.4 Расчет необходимой мощности тягового трансформатора и коэффициент загрузки трансформатора 52

3.4.1 Применение схемы «звезда треугольник-11» 52

3.4.2 Применение схемы «открытого треугольника» 54

3.5 Способ регулирования напряжения по плечам питания 54

3.6 Итог анализа схем присоединения обмоток тягового трансформатора к внешней и тяговой сетям 55

4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОДНОФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ, СОЕДИНЁННЫХ ПО СХЕМЕ «ОТКРЫТЫЙ ТРЕУГОЛЬНИК» 57

4.1 Разработка схемы главных электрических соединения 57

4.1.1 Схема распределительного устройства высшего напряжения 58

4.1.2 Схема распределительного устройства низшего напряжения 59

4.2 Расчёт токов короткого замыкания 59

4.3 Расчёт максимальных рабочих токов основных присоединений подстанции 60

4.4 Выбор сборных шин и токоведущих элементов 62

4.5 Выбор аккумуляторной батареи 62

4.6 Выбор подзарядного преобразователя 66

4.7 Выбор трансформатора собственных нужд 67

4.8 Выбор выключателей 68

4.9 Выбор разъединителей 69

4.10 Выбор трансформаторов тока 69