ВВЕДЕНИЕ

Вся совокупность устройств, начиная от генератора электростанции и кончая тяговой сетью, составляет систему электроснабжения электрифицированных железных дорог. От этой системы питаются электрической энергией, помимо собственно электрической тяги (электровозы и электропоезда), также все нетяговые железнодорожные потребители и потребители прилегающих районов. Поэтому электрификация железных дорог решает не только транспортную проблему, но и способствует решению важнейшей народнохозяйственной проблемы – электрификации всей страны.

Главные преимущества электрической тяги перед автономной (имеющей генераторы энергии на самом локомотиве) определяются централизованным элекроснабжением и сводятся к следующему:

1. Производство электрической энергии на крупных электростанциях приводит, как всякое массовое производство, к уменьшению её стоимости, увеличению их к.п.д. и снижению расхода топлива.

2. На электростанциях могут использоваться любые виды топлива и, в частности, малокалорийные – нетранспортабельные (затраты на транспортировку которых не оправдываются). Электростанции могут сооружаться непосредственно у места добычи топлива, вследствие чего отпадает необходимость в его транспортировке.

3. Для электрической тяги может использоваться гидроэнергия и энергия атомных электростанций.

4. При электрической тяге возможна рекуперация (возврат) энергии при электрическом торможении.

5. При централизованном элетроснабжении потребная для электрической тяги мощность практически не ограничена. Это даёт возможность в отдельные периоды потреблять такие мощности, которые невозможно обеспечить на автономных локомотивах, что позволяет реализовать, например, значительно большие скорости движения на тяжелых подъёмах при больших весах поездов.

6. Электрический локомотив (электровоз или элктровагон) в отличие от автономных локомотивов не имеет собственных генераторов энергии. Поэтому он дешевле и надёжнее автономного локомотива.

7. На электрическом локомотиве нет частей, работающих при высоких температурах и с возвратно-поступательным движением (как на паровозе, тепловозе, газотурбовозе), что определяет уменьшение расходов на ремонт локомотива.

Преимущества электрической тяги, создаваемые централизованным электроснабжением, для своей реализации требуют сооружения специальной системы электроснабжения, затраты на которую, как правило значительно превышают затраты на электроподвижной состав. Надёжность работы электрифицированных дорог зависит от надёжности работы системы электроснабжения. Поэтому вопросы надёжности и экономичности работы системы электроснабжения существенно влияют на надёжность и экономичность всей железной дороги в целом.

РЕФЕРАТ

В данном курсовом проекте произведён расчёт системы электроснабжения электрической железной дороги, а именно 2-х путного участка, электрифицированного на однофазном токе промышленной частоты. Определена мощность и количество тяговых трансформаторов одной ТП, определено экономическое сечение проводов контактной сети, рассчитаны годовые потери в контактной сети, для раздельной и узловой схемы, произведен технико-экономический расчет для сравнения схем. произведен расчет среднего уровня напряжения в контактной сети, рассчитаны минимальные токи короткого замыкания и выбрана защита расчетного участка от тока короткого замыкания, а также рассчитано реактивное электpопотpебление расчетной тяговой подстанции, мощность установки параллельной компенсации и её параметры.

ЗАДАНИЕ

1. Определить мощность тяговой подстанции, выбрать мощность и количество тяговых трансформаторов

2. Определить экономическое сечение проводов контактной сети межподстанционной зоны для раздельной и узловой схемы питания

3. Рассчитать годовые потери электрической энергии в контактной сети для этих схем

4. Провести проверку выбранного сечения проводов контактной сети по нагреву

1. Провести технико-экономический расчет для сравнения раздельной и узловой схем питания

2. Для схемы раздельного питания произвести расчет среднего уровня напряжения в контактной сети до расчетного поезда на условном перегоне и блок участке при максимальном использовании пропускной способности

3. Рассчитать перегонную пропускную способность с учетом уровня напряжения

4. Рассчитать минимальный ток к.з. и максимальные рабочие токи двух схем питания, выбрать схемы защит контактной сети от коротких замыканий

5. Составить принципиальную схему питания и секционирования контактной сети расчетного участка

Рассчитать реактивное электpопотpебление расчетной тяговой подстанции, мощность установки параллельной компенсации и ее параметры

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

1. Схема участка с упрощенными тяговыми расчетами

Типы тяговых подстанций II и III;

1. Расположение тяговых подстанций:

ТП №1 L₁ = 18 км;

ТП №2 L₂ = 62 км;

Тип дороги – магистральная;

1. Число путей - 2

2. Тип рельсов - P65

3. Размеры движения:

Число пар поездов в сутки: 75

1. Минимальный межпоездной интервал θ_o = 10 мин;

Т_вх = 3 ч;

1. Номинальное напряжение тяговых подстанций U_н = 27.5 кВ;

2. Продолжительность периода повышенной интенсивности движения:

T_вос=1,7 часа;

1. Трансформаторная мощность районных потребителей S =5 МВА;

2. Мощность короткого замыкания на вводах подстанции S_кз = 700 МВА;

3. Эквивалентная температура в весенне-летний период и температура в период повышенной интенсивности движения после окна: θ_c = 25ºС; θ_o = 15ºС;

4. Длительность весенне - летнего периода n_вл = 230 суток;

5. Амортизационные отчисления:

а) Контактная сеть а_к = 4,6 %;

б) Посты секционирования а_п= 5,5 %;

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ И КОЛИЧЕСТВА ТЯГОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

1.1 Определение средних и эффективных значений тока поезда, фидеров контактной сети тяговой подстанции

а) строим зависимость тока поезда от времени и расстояния I_n(l),I_n(t);

б) располагаем тяговые подстанции;

в) строим векторные диаграммы напряжений тяговых подстанций

г) определяем поездные токи на каждом километре в четном и нечетном направлении по зависимости поездного тока от расстояния I_n(l)

Методика расчета токов фидеров контактной сети:

Для одностороннего питания ток поезда полностью равен току фидера: I_ф = I_п. Для двухстороннего питания ток поезда распределяется между фидерами смежных подстанций обратно пропорционально расстояниям:

(1)

Рис.1

Кривые поездного тока раскладываем по фидерам смежных подстанций четного и нечетного пути по формулам (1) для схемы раздельного питания пути и заносим в таблицу 1.

По данным таблицы 1 строим кривые токов фидеров расчетной тяговой подстанции I_ф(l), разложенная кривая поездного тока. По разложенной кривой поездного тока определяем средние и эффективные токи фидеров контактной сети и другие числовые характеристики расчетной тяговой подстанции. Также выбираем самую загруженную межподстанционную зону, и производим расчет средних и эффективных токов четного и нечетного пути.

Таблица 1. Поездной ток по километрам четного и нечетного пути и фидеров тяговых подстанций

Расстояние от ТП, км	Iнечет Поезда, А	Iчет поезда, А	ТП1				ТП2
			Iф1,А	Iф2,А	Iф5,А	Iф4,А	Iф1,А	Iф2,А	Iф5,А	Iф4,А
0	0	120	0	120
1	0	280	0	280
2	160	320	160	320
3	180	280	180	280
4	180	330	180	330
5	180	330	180	330
6	180	330	180	330
7	180	330	180	330
8	180	330	180	330
9	180	330	180	330
10	180	330	180	330
11	180	320	180	320
12	180	270	180	270
13	180	240	180	240
14	170	190	170	190
15	200	170	200	170
16	220	160	220	160
17	240	160	240	160
18	270	160	270	160
19	300	160			156	300	0	4
20	300	160			153	293	7	7
21	300	160			149	286,5	13,5	11
22	320	0			0	298	21	0
23	240	0			0	218	22	0
24	0	120			104	0	0	16
25	160	320			269	135	25	51
26	160	280			229	131	29	51
27	160	240			191	127	33	49
28	200	220			170	154,5	45,5	50
29	210	210			157,5	157,5	52,5	52,5
30	210	200			145,5	153	57	54,5
31	210	200			141	148	62	59
32	210	190			129,5	143	67	60,5
33	210	180			118,5	138,5	71,5	61,5
34	210	170			108	133,5	76,5	62
35	210	165			101	129	81	64
36	210	160			94,5	124	86	65,5
37	210	160			91	119	91	69
38	230	230			125,5	125,5	104,5	104,5
39	200	260			136	104,5	95,5	124
40	190	270			135	95	95	135
41	170	270			129	81	89	141
42	150	270			123	68	81	147
43	140	270			116,5	60,5	79,5	153,5
44	140	270			110,5	57	83	159,5
45	140	270			104,5	54	86	165,5
46	140	270			98	51	89	172
47	140	270			92	47,5	92,5	178
48	140	270			86	44,5	95,5	184
49	140	270			80	41,5	98,5	190
50	200	240			65,5	54,5	145,5	174,5
51	240	200			50	60	180	150
52	240	190			43	54,5	185,5	147
53	240	190			39	49	191	151
54	240	190			34,5	43,5	196,5	155,5
55	230	190			30	36,5	193,5	160
56	230	190			26	31,5	198,5	164
57	230	190			21,5	26	204	168,5
58	230	180			16,5	21	209	163,5
59	220	180			12	15	205	168
60	220	180			8	10	210	172
61	0	180			4	0	0	176
62	0	200			0	0	0	200
63	0	250							250	0
64	0	280							280	0
65	0	280							280	0
66	0	280							280	0
67	0	280							280	0
68	0	280							280	0
69	0	240							240	0
70	0	200							200	0
71	0	200							200	0
72	0	200							200	0
73	160	200							200	160
74	170	200							200	170
75	170	150							150	170
76	190	150							150	190
77	200	150							150	200
78	200	150							150	200
79	200	150							150	200
80	200	150							150	200

Методика расчета:

1. Кривая разложенного и неразложенного тока разделяется на отрезки 40-60 А.

2. Определяются средние токи отрезков и .

3. Определяется время движения на этом участке, t_i

4. Определяется произведение [Амин], [А²мин].

5. По сумме этих произведений определяется средний ток и значение квадрата тока.

,А (2)