ПЗ Романенко Н.П (Обеспечение электромагнитной совместимости тяговой сети со смежными линиями продольного электроснабжения), страница 5

По данным таблицы 3.8.1 построим графики напряженности электрического поля в зависимости от расстояния до осей путей.

Рисунок 3.4 - Кривые зависимости напряженности электрического

поля от расстояния до оси путей.

Электрическое поле сильно зависит от расстояния от источника излучения. В результате этого персонал работающих на железнодорожных путях не подвергается воздействию электрического поля превышающего допустимое значение (5 кВ/м). При работе на изолированной вышке эксплуатационный персонал контактной сети подвергается воздействию электрического поля выше допустимого значения, только при работе на расстоянии менее 0,5 м от контактного провода. Следовательно, время работы людей под напряжением с изолирующей вышки должно быть ограничено в соответствии с санитарными нормами и составлять не более 180 мин. Также необходимо обеспечить персонал средствами индивидуальной защиты (специальные костюмы).

4. ОЦЕНКА МАГНИТНОГО ВЛИЯНИЯ ТЯГОВОЙ СЕТИ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ВАРИАНТОВ РАБОТЫ СМЕЖНЫХ ЛИНИЙ.

4.1 Выбор исходных данных для расчета опасных напряжений.

Согласно [8], влияние считается опасным, если в смежной линии возникает индуцированное напряжение, превышающее допустимую величину напряжения прикосновения человека или величину допустимую по условиям работы аппаратуры и изоляции. Кроме того, опасным является индуктированное напряжение в линии СЦБ, которое может вызвать ложное срабатывание реле и привести к открытию сигнала на занятый участок. Опасное напряжение может возникнуть при наличии в контактной сети достаточно высокого напряжения (электрическое влияние), большого переменного тока (магнитное влияние), значительного потенциала рельсов (гальваническое влияние). Расчет влияния на цепи связи производиться определением напряжений и токов в смежной линии и сравнению их с допустимыми значениями для данной линии.

Как было уже сказано ранее, при расчете кабельной линии связи рассчитывается только магнитное влияние. Величина тока, протекающего по линии продольного электроснабжения, представляет небольшую часть от тягового тока, поэтому в дальнейших расчетах целесообразно не учитывать магнитное влияние, оказываемой линий ДПР на рассматриваемую линию связи. Опасные напряжения, обусловленные магнитным влиянием, определяют на каждом из концов провода расчетного участка цепи связи при заземленном противоположном конце для расчетных режимов работы влияющей линии. Большее из полученных значений опасного напряжения сравнивают с нормами [8].

Расчетными режимами работы тяговой сети при определении опасного напряжения являются [9]:

1. Вынужденный режим, при котором одна из ТП временно (как правило, не более чем на 2 часа) отключена и все локомотивы, расположенные на межподстанционной зоне, получают питание от одной подстанции;

2. Режим короткого замыкания в тяговой сети.

Для каждого из этих режимов проводят два расчета влияющих токов при питании от одной и другой подстанций, и по большему значению тока определяют опасное напряжение на конце смежной линии.

Так как контактная подвеска рассматриваемого участка железной дороги состоит из двух проводов, по которым протекают различные токи, то целесообразно заменить их эквивалентным проводом, по которому будет протекать результирующий ток, который будет оказывать то же влияние, что и токи в рассматриваемых проводах.

Рисунок 4.1 – Схема расположение проводов

первого и второго пути.

В качестве дальнейшего преобразования заменим эквивалентные провода первого и второго пути результирующим эквивалентным проводом, который оказывает тоже влияние, что и эквивалентные провода в отдельности. Также данное преобразование позволит использовать методики расчетов изложенные в [8,9].

Рисунок 4.2 – Расчетная схема электромагнитного влияния

В результате проведенной замены контактных подвесок обоих путей в эквивалентную однопроводную линию, в значительной степени облегчается расчет наведенных опасных напряжений.

4.2 Расчет опасного магнитного влияния в режиме короткого замыкания тяговой сети

Рассмотрим режим короткого замыкания в тяговой сети участка Хабаровск-Волочаевка ДВжд. Длина линии СЦБ 55,3 км, опасное наведенное напряжение при параллельном сближении можно определить по следующей формуле [9], В

(4.2.1)

где ω – угловая частота влияющего тока, рад/с; М – взаимная индуктивность между двумя однопроводными цепями, Гн/км; I_кз – влияющий ток, А; S – результирующий коэффициент экранирующего (защитного) действия рельсов S_р=0,40, оболочки проводов S_об; l_э – длина сближения линии с тяговой сетью на расчетном участке, км.

Рисунок 4.3 – Схема для определения тока короткого замыкания

в контактной сети

При замыкании на землю одновременно контактной сети обоих путей аварийный ток одинаков по всей длине сближения линии связи с тяговой сетью. Согласно методике, изложенной в [8,10], модуль тока короткого замыкания равен, А

, (4.2.2)

где U_н – номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции, U_н=27,5 кВ; S_кз – мощность короткого замыкания на шинах ВН подстанции, для ТП Волочаевка S_кз=2519 МВА, для ТП Хабаровск - 2 S_кз=3306 МВА; u_к – напряжение короткого замыкания тягового трансформатора, u_к=10,5 %; S_н – номинальная мощность одного трансформатора, S_н=40 МВА; n- количество трансформаторов находящихся в работе, n=2; x₀ - погонное индуктивное сопротивление контактной сети, Ом/км; r₀ - погонное активное сопротивление контактной сети, Ом/км; l – расстояние от подстанции до места КЗ, км.

Исходные данные, такие как мощность короткого замыкания на шинах ВН подстанций Хабаровск-2 и Волочаевка, погонное активное и индуктивное сопротивление контактной сети определяются из баз данных «КОРТЭСа».

При расстоянии от Хабаровск-2 до поста секционирования Приамурский, в 20,9 км намечаем несколько точек короткого замыкания: l₁=7 км; l₂=14 км; l₃=20,9 км.

Следовательно, используя формулу (4.2.2) определим токи короткого замыкания в данных точках при питании от ТП Хабаровск-2:

;

;

.

Данные токи представляют собой значения тока короткого замыкания на два пути.

При расстоянии, от Волочаевки до поста секционирования Приамурский, в 34,3 км, намечаем несколько точек короткого замыкания: l₁=11 км; l₂=22 км; l₃=34,3 км.

Теперь, используя формулу (4.2.2), определим токи короткого замыкания при питании от ТП Волочаевка:

;

;

Исходя, из выполненных расчетов следует, что токи короткого замыкания при питании тяговой сети от ТП Хабаровск - 2 больше, чем при питании от ТП Волочаевка. Но так как схема расположения СЦБ на участке Хабаровск-2 – Волочаевка различна, Хабаровск-2 – Приамурский проложена кабельная линия СЦБ, а Приамурский – Волочаевка ВЛ СЦБ, то расчет наведенного опасного напряжения будет отличаться.

Рассмотрим вариант опасного магнитного влияния наведеного на кабельную линию СЦБ, проложенную на участке Хабаровск-2 – Приамурский. Так как для расчета токов короткого замыкания при питании тяговой сети от ТП Хабаровск–2 было намечено три точки короткого замыкания, то по формуле (4.2.1) расчет опасного магнитного влияния будет иметь вид:

_{; (4.2.3)}

_{; (4.2.4)}

_{. (4.2.5)}

Взаимная индуктивность, согласно [6], для линии с шириной сближения между кабелем и контактным проводом в пять метров, равна:

.

Для расчета экранирующего коэффициента оболочки кабеля рассмотрены два коэффициента защитного действия (КЗД): идеальный (S_0.об) и реальный (S_об).

Идеальный коэффициент защитного действия для кабельной линии СЦБ мы принимаем равный S_0.об=0,1. Реальный коэффициент защитного действия найдем по формуле:

_(4.2.7)

- коэффициент распространения цепи «металлические покровы – земля»; l_э- длина сближения линии связи с тяговой сетью на расчетном участке, км.

Коэффициент распространения цепи «металлический покровы – земля» находим по формуле,1/км:

(4.2.8)

где - полное сопротивление цепи «металлические покровы – земля», Ом/км; - полная проводимость цепи «металлические покровы – земля», См/км.

Так как смежная линия состоит из двух кабелей, следовательно, необходимо учитывать взаимное влияние между ними. Это может быть учтено в коэффициенте защитного действия введением эквивалентных параметров. Практически достаточно учесть изменение продольного сопротивления цепи «металлические покровы – земля», а, следовательно, и коэффициента распространения этой цепи.

Эквивалентное продольное сопротивление при прокладке кабеля, Ом/км

(4.2.9)

где R_об – активное сопротивление металлических покровов кабеля переменному току, Ом/км; L_об – значение индуктивности цепи «металлические покровы – земля», Гн/км; n - общее число кабелей включая рассматриваемый; М_об-об - значение взаимной индукции между оболочками рассматриваемого кабеля и оболочками стальных кабелей в пучке, Гн/км

Средняя взаимная индуктивность между оболочками кабелей, Гн/км

(4.2.10)

В этой формуле

(4.2.11)

где - магнитная проницаемость; Гн/м; - расстояние между рассматриваемым и соседним кабелем. Примем м.

.

Используя [11], определим значения продольного сопротивления оболочки-брони кабеля на частоте 50 Гц, для найденных значений наведенного напряжения в оболочке кабеля, Ом/км: