Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

, (4.1)

где - площадь заземляющего контура подстанции, м².

=12089 м².

Определим число вертикальных электродов, шт.

, (4.2)

Определим длину вертикальных электродов, м.

l_В  2·h, (4.3)

l_В = 2·1,5 = 3.

Общая длина вертикальных электродов, м.

L_В = , (4.4)

L_В = 33·3 = 99 м.

Определим расстояние между соседними вертикальными электродами, м.

а  2· l_В, (4.5)

а = 2·3 = 6 м.

Сопротивление заземляющего контура, Ом, по [8]

, (4.6)

где А – коэффициент; – эквивалентное сопротивление земли, Ом, по [20].

При :

, (4.7)

При :

, (4.8)

,

Определим эквивалентное сопротивление земли

, (4.9)

где – импульсный коэффициент, по [20]:

При :

(4.10)

При :

(4.11)

Определим сопротивление заземляющего контура по формуле (4.6):

Проверим по допустимому сопротивлению, Ом:

, (4.12)

где [R_з] – допустимое сопротивление, равное 0,5 Ом.

0,236 < 0,5.

Условие соблюдается.

1. Расчет напряжения прикосновения

В связи с тем, что окончательным критерием безопасности электрической установки является величина напряжения прикосновения , то не обходимо определить его расчетное значение и сравнить с допустимым.

Расчетное значение напряжения прикосновения, В

= , (4.13)

где – ток короткого однофазного замыкания на землю в РУ питающего напряжения, по таблице 2.2; - коэффициент прикосновения, по (4.14):

, (4.14)

где М – коэффициент; – коэффициент, характеризующий условие контакта человека с землей по (4.15):

, (4.15)

где – сопротивление человека, Ом; = 1,5· – сопротивление растекания тока со ступней человека, Ом

=1000 Ом.

= 1,5·400 = 600 Ом,

Определим коэффициент прикосновения, по (4.14):

Определим напряжения прикосновения, В, по (4.13):

=1655·0,236·0,153 = 59,759 В,

= 59,759 В  [ ] = 100 В.

Условие соблюдается.

1. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРАВНИТЕЛЬНЫХ ТОКОВ В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО И ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

1. Причины возникновения уравнительного тока в контактной сети

На железных дорогах России, электрифицированных на переменном токе, как правило, применяется двустороннее питание. Преимущества схемы двустороннего питания достигаются при равных действующих значениях и отсутствии фазового сдвига напряжений на шинах смежных подстанций. В противном случае нагрузка распределяется между смежными подстанциями неравномерно, что ведёт к увеличению потерь энергии и напряжения. В отдельных случаях это может уничтожить все преимущества двустороннего питания и более того, создать заведомо недопустимые условия для применения такой схемы. В частности, такая ситуация может возникнуть при питании смежных подстанций от различных энергосистем. Тяговые подстанции электрических железных дорог работают параллельно, что позволяет наиболее равномерно нагрузить контактную сеть и значительно снизить потери электрической энергии и износ изоляции трансформаторов подстанций [1].

Специфика системы электроснабжения железных дорог заключается в резком изменении токов, протекающих в контактной сети, из-за поездной ситуации на электрифицированных железных дорогах. Неравномерная нагрузка тяговой сети вызывает разный наклон внешних характеристик соседних подстанций, следствием которого является неравенство напряжений на шинах подстанций, вызывающее появление уравнительного тока в контактной сети. Эти токи вызывают дополнительные потери электроэнергии в контактной сети независимо от того, имеются поезда на межподстанционной зоне или нет. Подобные потери увеличивают общий расход энергии в системе электрической тяги и снижают экономические показатели работы.

Если контактная сеть питается от трёхфазных трансформаторов со схемой соединения обмоток «звезда – треугольник», то помимо первичных напряжений, большое влияние на распределение нагрузок между подстанциями оказывает также наклон внешних характеристик [2]. При условии равенства напряжений на подстанциях уравнительный ток не будет равен нулю, из-за разных внешних характеристик отстающего и опережающего плеч питания плеч питания соседних подстанций. Поэтому при составлении математической модели расчёта уравнительных токов необходимо учитывать конкретный наклон внешних характеристик всех плеч питания подстанций.

Вследствие наклона внешней характеристики подстанций и неравенства напряжения на их вводах, определяемого системой первичного электроснабжения, в тяговой сети возникают уравнительные токи, которые увеличивают потери энергии, снижая её КПД. Уравнительные токи изменяют нагрузки тяговых подстанций, что должно быть учтено при выборе установленной мощности их трансформаторов [3].

1. Методы определения уравнительных токов в системе тягового и внешнего электроснабжения

Существуют различные методы определения уравнительных токов в системе тягового и внешнего электроснабжения.

Большое внимание уделяется вопросам совершенствования условий сопряжения систем внешнего и тягового электроснабжения, снижению перетоков мощностей энергосистем по контактной сети, качеству электрической энергии.

Электрифицированная железная дорога переменного тока является спе­ цифическим потребителем электрической энергии. Помимо того, что электротяговая нагрузка является несимметричным нелинейным потреби­ телем с переменной нагрузкой, имеет место существенное отличие от других потребителей, которое заключается в том, что железная дорога является про­ тяженным приемником электрической энергии, и питание ее тяговых подстанций не может быть осуществлено от одного узла энергосистемы.

В общем случае тяговые подстанции получают питание от различных узлов одной или нескольких энергосистем. Это приводит к тому, что пункты пита­ ния, имеющие различные внешние характеристики, замыкаются через систе­ му тягового электроснабжения. К тому же, наблюдается некоторое различие по модулю и фазе напряжений в узлах подключения тяговых подстанций к энергосистемам. Совокупность перечисленных факторов приводит к появлению потоков мощности в системе тягового электроснабжения между узлами питания даже при отсутствии нагрузки в тяговой сети. Эти потоки принято называть уравнительными. Такая специфика работы электротягового потребителя снижает энергетические показатели электрифицированной железной дороги и ОАО «Российские железные дороги» несут от несовершенства согласования систем внешнего и тягового электроснабжения значительный экономический ущерб, который связан с рядом недостатков. Например, одновременная электрификация железной дороги и населенных пунктов, промышленных и сельскохозяйственных нагрузок в регионах приводит к определенным трудностям сопряжения систем электроснабжения и различной токовой загрузке внешней системы электроснабжения [2].

1. Схемы подключения тяговых подстанций к линии электропередачи

Существует несколько основных схем подключения тяговых подстанций к линии электропередач (ЛЭП) [3]. Наибольшее распространение получила схема, представленная на рисунке 2.1.

Протекающая по ЛЭП мощность транзита вызывает в тяговой сети протекание уравнительного тока, направление которого совпадает с направлением мощности транзита. При повышенном транзите электрической энергии по ЛЭП значительно увеличиваются перетоки по контактной сети. Данный вариант и схема являются типовыми.

Рисунок 5.1 – Наиболее часто встречающаяся схема подключения

тяговых подстанций к ЛЭП

Вторым вариантом подключения является случай, если на одной из тяговых подстанций (ТП-2) установлен трансформатор пониженной мощности с повышенным входным сопротивлением пониженной мощности с повышенным входным сопротивлением (рисунок 5.2). В данном случае тяговая подстанция ТП-2 имеет загрузку значительно ниже соседних, точка токораздела в межподстанционных зонах смещена ближе к тяговой подстанции с повышенным входным сопротивлением, что ведет к значительному повышению технологических потерь и уравнительных токов, протекающих по межподстанционным зонам.

Третьим вариантом подключения является случай, если на одной из тяговых подстанций (ТП-2) применяется двойная трансформация, 220 кВ на 110 кВ - автотрансформатор (или трансформатор) и 110 кВ на 27,5 кВ - тяговый трансформатор (рисунок 5.3). Межподстанционные зоны питаются в основном от ТП-1 и ТП-3. Тяговая подстанция ТП-2 принимает нагрузку лишь вблизи от нее. Наблюдаются повышенные технологические потери электрической энергии и повышенные значения уравнительных токов в межподстанционных зонах.

Рисунок 5.2 – Вариант, когда на одной из тяговых подстанций установлен трансформатор пониженной мощности с повышенным входным сопротивлением

Четвертый вариант подключения — на ТП-2 установлен тяговый автотрансформатор. Это приводит к отсутствию регулирования напряжения на сторонах 220 и 27,5 кВ ТП-2 (рисунок 5.4).

Рисунок 5.3 – Вариант, когда на одной из тяговых подстанций применяется двойная трансформация

Применение данного варианта систематически приводит к расхождению уровня напряжений на тяговых подстанциях, питающих межподстанционную зону. Особенно неудовлетворительный режим работы системы тя­ гового электроснабжения наблюдается при высокой районной нагрузке ТП-2. При этом районная нагрузка частично получает питание от смежных тяговых подстанций через контактную сеть, что приводит к увеличению уравнительно­ го тока.

Пятый вариант подключения — смежные тяговые подстанции получают питание от ЛЭП различного класса напряжения, например ТП-1 от ЛЭП 110 кВ, а ТП-2 от ЛЭП 220 кВ. В данном случае межподстанционная зона ТП-1 — ТП-2 питается в ос­ новном от ТП-2 (рисунок 5.5).

Рисунок 5.4 – Вариант, когда на одной из тяговых подстанций установлен тяговый автотрансформатор

Рисунок 5.5 - Смежные тяговые подстанции получают питание от ЛЭП различного класса напряжения

Точка токораздела смещена ближе к ТП-1, это приводит к повышенным технологическим потерям электрической энергии и повышенному значению уравнительного тока в межподстанционной зоне.

Шестой вариант подключения — группа тяговых подстанций получает питание от энергосистемы класса напряжения 220 кВ (110 кВ), а одна из тяговых подстанций (ТП-2) получает питание от районной подстанции напряжением 110 кВ (220 кВ). Это приводит к протеканию повы шенного значения уравнительного то­ ка по межподстанционной зоне от тяговой подстанции с более высоким классом напряжения к тяговой подстанции более низкого класса напряжения, смещению точки токораздела к тяговой подстанции более низкого класса напряжения, а, следовательно, к увеличению технологических потерь в межподстанционной зоне (рисунок 5.6).

Рисунок 5.6 - Одна из тяговых подстанции получает питание от ЛЭП другого класса напряжения, чем смежные тяговые подстанции

Аналогичные явления имеют место в межподстанционных зонах, получающих питание от тяговых подстанций, питающихся от различных энергосистем (даже при одинаковом классе напряжения).

Характеристики

Список файлов ВКР