2 Пояснительная записка (1221453), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Рассмотрим структурную схему питания тяговой сети переменным током по системе 25кВ представленную на рисунке 2.4:
Рисунок 2.4 – Структурная схема питания контактной сети по системе 25кВ[7]
Трехфазное напряжение 110кВ подается с линий электропередач к вводам распределительной установки РУ110(220)кВ и распределяется между понижающими трехобмоточными трансформаторами. Между обмотками высшего напряжения (ВН) и низшего напряжения (НН) первичное напряжение понижается до 10кВ, после чего оно подается на РУ 10кВ, откуда получают питание районные трансформаторные подстанции.
Между обмотками высшего напряжения (ВН) и среднего напряжения (СН) первичное напряжение понижается до 27,5кВ, после чего оно подается на РУ 27,5кВ. Через фидеры по двум фазам a и b напряжение 27,5кВ подается в контактную сеть, обратно возвращается по рельсовой цепи соединённой с фазой c. Участки контактной сети подключают к однофазным линиям, чередуя фазы a и b поочередно, принципиальная схема представлена на рисунке 2.5:
Рисунок 2.5 – Принципиальная схема питания контактной сети переменного тока по системе 25кВ: a,b,c – фазы тяговых подстанций; НН – обмотка трансформатора низкого напряжения; СН – обмотка трансформатора среднего напряжения; ВН – обмотка трансформатора высокого напряжения; [6]
На протяжении всего железнодорожного полотна расположены потребители электрической энергии в виде блокировок (СЦБ) перегонов и станций, устройств и систем сигнализации, систем защит и диагностики, которые получают питание от ДПР (два провода-рельс). Система ДПР служит для питания не тяговых потребителей, состоит из двух сталеалюминевых проводов двух фаз расположенных на опорах контактной сети с полевой стороны и третьей фазой – рельс. Проходящее напряжение при необходимости уменьшают с помощью комплектных трансформаторных подстанций, трансформаторы используются однофазные или трехфазные, на рисунке 2.6 изображены схемы питания не тяговых потребителей по линиям ДПР. Под цифрами определяются следующие составляющие: 1 – Трансформаторы тяговой подстанции; 2 – комплектная трансформаторная подстанция; 3 – линия ДПР; 4 – контактная сеть; 5 – рельс.
Рисунок 2.6 – Схема питание не тяговых потребителей по линиям ДПР 25кВ: а – раздел питания в середине линии; б – раздел питания в конце линии [7]
Питание линий ДПР получает от одной или от двух смежных тяговых подстанций. Так же линии ДПР оборудованы автоматическими переключателями позволяющими при внезапных отказах в системе электроснабжения питаться от рабочей смежной тяговой подстанции.
В системе тяги переменного тока напряжением 25кВ достойными являются следующие показатели: расход меди на устройства контактной сети значительно снижен, по сравнению с устройством системы постоянного тока; достаточно большое расстояние между тяговыми подстанциями от 40 до 60 километров; простота устройства тяговых подстанций; доля потерь напряжения составляет 5% от номинального.
К недостаткам можно отнести следующие показатели: влияние электромагнитного поля, как на расположенные вблизи коммуникации, так и на человеческий фактор; показатель надежности ЭПС работающих на переменном токе более низкий, по сравнению с показателем надежности ЭПС работающих на постоянном токе; использование трансформаторов тяговых подстанций всего на 68% от их номинального значения; усложнение конструкции ЭПС связанное с установкой преобразователей влияющих на линии связи расположенных вблизи железной дороги [6].
2.3 Тяговая сеть переменного тока по системе 2x25кВ
Одним из перспективных систем электроснабжения железнодорожных линий является система 2x25 кВ. Данный способ электрификации имеет ряд преимуществ по отношению к обычной системе переменного тока 25 кВ. Он позволяет уменьшить нагрузки на контактный провод. Значительно сокращает потери напряжения в контактной сети, что влечет за собой увеличение расстояний между тяговыми подстанциями, а соответственно и определенный экономический эффект [3].
Конструкция электроподвижных составов работающих на участках с переменным током предусматривает эксплуатацию с номинальным напряжением 25кВ. Исходя из того, что при передаче мощности с увеличением напряжения порядка в два раза, потери электрической энергии сократятся в несколько раз, допускается создание участков устройства контактной сети с номинальным напряжением 55кВ. Принципиальная схема участка электрифицированного по системе 2х25, изображена на рисунке 2.7.
На тяговых подстанциях устанавливаются два силовых трансформатора питающихся от линий электропередач 110(220)кВ. Трансформаторы имеют первичную обмотку и две идентичные вторичные обмотки с номинальным напряжением 25кВ. Общую точку вторичной обмотки соединяют с рельсом – Р, от одного вывода вторичной обмотки получает питание контактная сеть – КП, от второго вывода вторичной обмотки получает питание дополнительный питающий провод – П. Дополнительный питающий провод так же подвешивают на опорах контактной сети. Следовательно, между контактным проводом и питающим проводом по отношению к земле напряжение составляет 25кВ, а по отношению друг к другу напряжение составляет 50кВ.
Рисунок 2.7 – Принципиальная схема участка электрифицированного по системе 2х25кВ: АТ – автотрансформаторы; ТП – тяговые подстанции; КП – контактный провод; П – питающий провод; Р – рельс; ABC – питающие фазы ЛЭП [7]
На протяжении участка между тяговыми подстанциями дополнительно устанавливают автотрансформаторы на расстоянии от 8 до 20 километров друг от друга, позволяющие понижать подаваемое напряжение с тяговых подстанций до 25кВ. Напряжение с тяговых подстанций по линиям контактной сети – КП и питающему проводу – П подается на автотрансформатор, средняя точка вывода автотрансформаторов присоединена к рельсу. Таким образом, при движении ЭПС по участку, автотрансформаторы принимают нагрузку поочередно, понижают напряжение, подаваемое с питающего провода до 25кВ, и подают его в контактную сеть.
Важной составляющей устройства контактной сети переменного тока по системе 2х25кВ является тяговая подстанция. Рассмотрим ее структурную схему, рисунок 2.8.
Тяговая подстанция получает питание трехфазным напряжением с линий электропередач ЛЭП 110(220)кВ, и подается к вводам открытого распределительного устройства ОРУ 110(220)кВ. К ОРУ 110(220)кВ подключены двухобмоточные трансформаторы, между обмотками ВН и НН напряжение понижается до 10кВ и распределяется между не тяговыми и районными сооружениями, и потребителями.
Рисунок 2.8 – Структурная схема тяговой подстанции переменного тока по системе 2х25кВ [7]
Так же к ОРУ 110(220)кВ подключают выводы первичных обмоток трансформаторов тяговых подстанций идентичных по конструкции. Вторичная обмотка, состоящая из двух выводов, имеет одну общую точку – x1, a2, подключаемую к железнодорожным рельсам. Два других вывода – a1 и x2, подключены к контактному проводу и к питающему проводу. Для более подробного разъяснения приведем схему питания тяговой сети, рисунок 2.9. Следовательно, напряжение между контактным проводом и питающим проводом составляет 50кВ, а напряжение между контактным проводом и рельсом составляет 25кВ.
Рисунок 2.9 – Схема питания тяговой сети по системе 2х25кВ [6]
Преимуществом схемы питания переменным током контактной сети по системе 2х25кВ по отношению к системе 25кВ является: увеличение расстояния между тяговыми подстанциями, до 110 километров; значительное снижение потерь напряжения и электроэнергии за счет уменьшенного тока в тяговой сети; уменьшение электромагнитного влияния на линии находящиеся вблизи тяговой сети. Из недостатков можно выделить следующие показатели: достаточное усложнение устройства системы тягового электроснабжения за счет дополнительного оборудования (автотрансформаторов) и дополнительного питающего провода.
3 СОЗДАНИЕ МОДЕЛЕЙ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ В ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ КОРТЭС
3.1 Описание программного комплекса КОРТЭС
Программный комплекс КОРТЭС, работающий на платформе операционных систем Windows 98/Me/2000/XP/7/8, предназначен для создания и решения задач, связанных с тяговыми характеристиками, с режимами электроснабжения, с интенсивностью движения по участкам тяговых подвижных единиц с составами и дополнительных элементов связанных с движением поездов [16].
Программный комплекс КОРТЭС является аналогом программы NORD созданной для работы в ранних операционных системах, таких как MS-DOS. Настоящий прототип программы имеет доступный и адаптационный для пользователя современный интерфейс. При помощи данного комплекса решаются такие задачи как: определение тяговой нагрузки на отдельных перегонных участках; построение графика движения поездов и выполнение электротяговых расчетов при условии категории подвижных составов – пассажирских, грузовых, пригородных; проектирование схем подключения постов секционирования и фидеров подстанций к контактной сети.
База файлов, созданных в результате деятельности программного комплекса КОРТЭС, располагаются в директории с программой на диске ЭВМ. Многие программы комплекса работают только с фиксированным каталогом, который можно задать при запуске KtMain. Данный способ работы позволяет предотвратить утрату файлов.
Запуском программного комплекса КОРТЭС служит программа KtMain. При помощи данной программы осуществляется выбор и запуск требуемой задачи. Текущая задача размещается непосредственно под заголовком окна программы. Открытие требуемого приложения влечет изменение цвета названия соответствующей кнопки, на красный цвет.
Например, для расчета потребления электрической энергии при работе тяговых подвижных единиц на участке переменного тока по системе 2х25кВ, предназначено приложение – «расчет нагрузки и пропускной способности системы 2х25кВ». Способствующими программами для решения вышеупомянутой задачи, являются следующие программы: Trelk – который позволяет решить задачи связанные с тяговыми расчетами; KGrafDv – позволяет создавать и редактировать графики движения поездов [16].
3.2 Модель действующего участка переменного тока по системе 25кВ
Проанализируем действующий участок Магдагачи – Белогорск переменного тока напряжением 25кВ. На рисунках 3.1 изображена схема, построенная в программном комплексе КОРТЭС в приложении KAUbas, электрификации участка Магдагачи – Белогорск переменным током по системе 25кВ.
При нажатии на кнопку «Просмотр» откроется окно со схемой участка, в котором изображены последовательно расположенные тяговые подстанции и посты секционирования. Тяговые подстанции расположены на следующих километрах: 7493,1 (в пределах станции Магдагачи); 7538,2 (в пределах станции Сулус); 7580,6 (в пределах станции Чалганы); 7628,4 (в пределах станции Сиваки); 7677,2 (в пределах станции Мухинская); 7724,2 (в пределах станции Шимановская); 7764,6 (в пределах станции Ледяная); 7814,10 (в пределах станции М.-Чесноковская); 7869,2 (в пределах станции Белогорск).
На протяжении всего участка, на соответствующих километрах, представлено расположение постов секционирования: 7510,3; 7558,2; 7601,10; 7649,10; 7698,8; 7741,2; 7790,1; 7844,8. Посты предназначены для перераспределения электрической энергии между соседними участками и служат для защиты контактной сети от короткого замыкания.
б
а
Рисунок 3.1 – Схема электрификации переменным током по системе 25кВ: а – участок Магдагачи – Ледяная; б – участок Ледяная – Белогорск
Так же проанализируем состав и параметры задействованной контактной сети, а именно марку контактного провода, марку несущего троса, марку рельса. Следует нажать на кнопку «Контактная сеть» в результате чего откроется окно с соответствующими данными, рисунок 3.2.
В данном случае при проектировании контактной сети используется контактный провод МФ-100 (медный фасонный, с допустимой температурой нагрева 95
), несущий трос ПБСМ-95 (биметаллический сталемедный, имеющий сердцевину, состоящую из одного рода металла, а оболочку из другого), и рельс Р65.
Рисунок 3.2 – Параметры тяговой сети
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
