где ; индекс - относится к расчетному поезду; – расстояние от ТП 1 до расчетного поезда; - расстояние от ТП 1 до поезда j; - ток поезда j; - максимальное число поездов на зоне соответственно по первому и второму пути; - приведенное эквивалентное сопротивление одного пути двухпутного участка при раздельной схеме питания, находится по формуле:

, (2.20)

где - соответственно активная и индуктивная составляющие одного пути участка.

Для однопутного участка следует заменить и на выражение

Согласно [5],

Таким образом,

= =

Далее расчет произведем для 4 мгновенных схем.

Среднее падение напряжения до расчетного поезда определяется как:

, (2.14)

Действительный интервал между поездами, определяющий пропускную способность, будет равен для участка постоянного тока:

, (2.15)

где – время выбега и торможения.

Напряжение КС, при котором выполняются тяговые расчеты при переменном токе, равно 25 кВ, это эффективное значение, скорость же движения выпрямительного электровоза определяется средним значением выпрямленного напряжения, приведенным к напряжению КС, поэтому расчетное напряжение из формулы должно быть равным 22,5 кВ. Аналогично:

Средний уровень напряжения соответствует установленным допустимым значениям в соответствии с ПУСТЭ-97 (21 кВ). Так как это значение напряжения эффективное, то норму 21 кВ необходимо умножить на 0,9, поэтому должно быть не менее [4]. Средний уровень напряжения соответствует установленным допустимым значениям в соответствии с ПУСТЭ-97.

Действительный интервал между поездами:

Действительная пропускная способность участка определяется выражением:

(2.16)

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

Расчёт токов короткого замыкания представлен в приложении Г.

Составим соотношения, справедливые при работе на ТП двух однофазных трансформаторов, включенных по схеме «открытый треугольник».

Для четного направления:

Для нечетного направления:

Таким образом, ток фидера будет равен 1330 А. Выбираем ток срабатывания защиты на фидерах ТП равным 1500 А.

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

2.7.1 Расчет эффективных значений мощности плеч питания тяговой подстанции

Для расчета средней мощности ТП воспользуемся методикой, изложенной в [4], согласно которой необходимо начать с расчета полной мощности плеча,

(2.17)

Так как мощность является средней, необходима, найти ее эффективное значение, для этого произведем расчет коэффициента эффективной мощности плеча

(2.18)

где С – поправочный коэффициент, принимаемый равным при двустороннем питании 1,4; - время потребления энергии поездами и полное время хода поездов на рассматриваемом плече питания за расчетный период времени, в сутках, определяется как:

(2.19)

(2.20)

где - время хода поезда по зоне соответственно по первому и второму путям в минутах; - расчетные суточные размеры движения для соответствующего режима движения; - скорректированная пропускная способность участка; - размеры движения для интенсивного месяца – по заданию; - время следования ЭПС под током.

Эффективное значение мощности плеч питания , :

(2.21)

При предполагаемом использовании на тяговых подстанциях трехфазных трансформаторов далее определяются мощности двух наиболее нагруженных обмоток тягового трансформатора,

(2.22)

(2.23)

В каждом из расчетных режимов для дальнейшего расчета выбираются значения мощности более загруженной фазы

Предварительное значение верхнего предела интервала потребных номинальных мощностей тягового трансформатора,

(2.24)

где наибольшая мощность из наиболее нагруженных обмоток тягового трансформатора , а нижним пределом служит большая из следующих двух величин:

(2.25)

(2.26)

где - наибольшая мощность из наиболее нагруженных обмоток тягового трансформатора

Далее устанавливаем 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 из формулы (2.24) соответствует расчетной мощности трансформатора, определенной при максимально возможных размерах движения [4].

В последующем выберем номинальную мощность понизительного трансформатора, которая должна лежать в следующих приделах, :

(2.27)

Возможность принятого типа трансформатора обеспечить требуемые систематические перегрузки без превышения максимально допустимых температур обмоток и масла, а также гарантировать допустимое значение относительного износа витковой изоляции обмоток, должна быть проверена расчетом на нагрузочную способность трансформатора [4].

С этой целью должны быть предварительно определены расчетные параметры эквивалентного двухступенчатого прямоугольного графика нагрузки трансформатора:

- расчетный коэффициент начальной нагрузки, предшествующей перегрузке:

(2.28)

- расчетный коэффициент перегрузки, следующей за начальной нагрузкой:

(2.29)

Продолжительность перегрузки h связывать со временем, необходимым для восстановления нормальных размеров движения при роспуске скопления поездов образующегося вследствие перерывов в движении поездов («окон» в графике движения для производства путевых ремонтных работ) Т_ок.

Определим продолжительность перегрузки, т.е. длительность максимума двухступенчатого графика, можно определить по формуле, h:

(2.30)

где N - размеры движения, равные – число поездов, скопившихся за время и пропущенных по второму пути, – продолжительность технологического «окна», равная для нечётных 1,5 часа, для чётных 2 ч.

Приняв для заданной эквивалентной температуры охлаждающей среды и типа охлаждения трансформатора (М и Д) с учетом продолжительности перегрузки h находим допустимое значение коэффициента перегрузки

Вычислим расчётное время хода поезда, которое будет равно для обеих плеч:

Время хода поезда под током в нечетном и четном направлениях определяется по формуле, мин:

(2.31)

где – сумма проекций двух точек, начала и конца кривой бестоковой паузы, на ось расстояния, км.

Время хода поезда под током в нечетном и четном направлениях время хода под током соответственно:

Для левого плеча:

Для правого плеча:

Т.о., получим время потребления энергии поездами и полное время хода поезда на рассматриваемом плече питания за расчетный период времени.

Для интенсивного месяца слева от ТП:

Для интенсивного месяца справа от ТП:

Для максимальных нагрузок слева от ТП:

Для максимальных нагрузок справа от ТП:

Время потребления энергии поездами и полное время хода представлены в таблице Д.1 приложение Д.

Определим полную мощность каждого плеча:

Теперь найдем коэффициент эффективной мощности:

Слева от ТП 2:

Справа от ТП2:

С учетом коэффициента эффективности рассчитаем, эффективное значение мощности плеч питания:

2.7.2 Выбор силового трансформатора тяговой подстанции

Сначала произведём расчёт силового трансформатора со схемой присоединения обмоток трансформатора к внешней и тяговой сети «звезда-треугольник-11». Определим мощности двух наиболее нагруженных фаз тягового трансформатора:

Выбираем наиболее загруженные обмотки трансформатора:

Таким образом, наиболее загруженной будет вторая обмотка.

Значение верхнего предела интервала потребных номинальных мощностей тягового трансформатора:

Установим так же значение нижнего предела, которым будет одна из нижеследующих величин:

Таким образом, нижний предел равен Районных потребителей в данном случае нет.

Предварительно выберем понизительный трансформатор с номинальной мощностью, лежащей в найденных границах:

Предварительно выбираем 2 трансформатора ТДТНЖ-25000-220/27,5/6,6.

Далее произведём расчёт силового трансформатора со схемой присоединения обмоток трансформатора к внешней и тяговой сети «открытый треугольник».

При схеме открытого треугольника на тяговой подстанции устанавливаются два одинаковых однофазных трансформатора. Обмотка стороны низшего напряжения одного из них присоединяется к одному плечу питания тяговой сети, а обмотка другого к другому. Верхний предел интервала потребных номинальных мощностей каждого трансформатора соответствует расчетной мощности трансформатора, определенной при максимально возможных размерах движения [4]. В качестве нижнего предела принимается большая из следующих величин:

- расчетная мощность трансформатора, определенная по размерам движения за интенсивный месяц

- так как систематическая перегрузка трансформатора более, чем в 1,5 раза, недопустима.

Для левого плеча верхний предел равен: