Расчет потерь напряжения в тяговой сети

 

Известно, что уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного состава на любом блок-участке железнодорожной линии должен обеспечить пропускную способность. При этом он не должен быть меньше 21 кВ при переменном токе напряжением 25 кВ. Однако на отдельных участках с разрешения MПC допускается напряжение 19 кВ.

Среднее напряжение на токоприемнике поезда на лимитирующем блок-участке можно определить по формуле:

U_T = U_О - U_ТП - U_ТС1-2 - U_ТС,                         (2.1.)

где Uo -напряжение холостого хода на шинах подстанции, кВ;

U_ТП - потери напряжения в эквивалентном сопротивлении подстанции, кВ;

U_ТС - средняя потеря напряжения в тяговой сети до токоприемника поезда за время движения его по лимитирующему блок-участку, кВ;

U_ТС1-2 - потери напряжения в контактной сети до токоприемника поезда на лимитирующем блок-участке, которые вызваны током в контактной сети соседнего участка, кВ.

l+LC

Потерю напряжения в тяговой сети U_ТС при двустороннем питании участкка с узловым соединением контактных подвесок путей определим по формуле:

 

2*l*lC

U_TC = Z_TC I_P*l_KO*(1-                  l_KO )+

	I1(n01-1)
			l+lC		lKO		I2 * n02

4*l

2*l

2*l*lC

2(l1+l2)

⁺                                 [l₁² 1-                l_KO +l₂²*          ]+       l_KO(l-l_C) ,(2.2)

 

где Z_ТС - сопротивление тяговой сети одного пути двухпутного участка,

Ом/км

Iр -средний ток поезда за время хода по лимитирующему блок-участку, А;

I₁- средний ток поезда за время хода по четному пути межподстанционной зоны. А;

I₂ - средний ток поезда за время движения по нечетному пути меж-

подстанционной зоны. А;

n₀₁ - максимальное число поездов на четном пути межподстанционной

зоны;

 n₀₂ - тоже, на нечетном пути;

lко - расстояние от расчетной подстанции до середины лимитирующего блок-участка, км;

l₁ - расстояние от расчетной подстанции донанала лимитирующего

блок-участка, км;

l₂ - расстояние от соседней подстанции до конца лимитирующего

блок-участка, км;

l_C - расстояние от расчетной подстанции до поста секционирова-

ния,км;

l_K - длина лимитирующего блок-участка.км;

l - длина межподстанционной зоны, км.

Потери напряжения до токоприемника поезда, находящегося на лимитирующем блок-участке, которые вызваны током в контактной сети соседнего пути можно определить по следующей формуле:

			n02		lC		l+lc		(l-lC)2

l

4l

4l

2lKO

U_{TC 1-2} = Z_1-2*l_KO*    I₂*        [l_c*                      -                +    ] +

4l

I₁* n₀₁*            , (2.3)

 

где Z _1.2 - составное взаимное сопротивление тяговой сети двухпутного участка при раздельной работе подвесок. Ом / км;

1

2

Потеря напряжения в эквивалентном сопротивление подстанции для плеча, которое питается опережающей фазой (фазой b), определяется по формуле:

 

3

3

U_тп = Z_тп*          *I_оп -      *I_от ,                                               (2.4)

 

где Z_ТП - эквивалентное сопротивление тяговой подстанции, приведенное к числу витков тяговой обмотки трансформатора. Ом;

I_ОП - действующий ток опережающего плеча питания подстанции,А;

I_ОТ - действующий ток отстающего плеча питания подстанции, А

SK

100*Sном

Z_ТП =3*0.69*                       +                        ,                         (2.5)

где U_ном - номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции, кВ;

S_hom - номинальная мощность трансформатора подстанции, МВА;

S_K - мощность трехфазного КЗ на вводах в подстанцию, МВА.

Z_1-2 ⁼ 0,8* r_1-2 +0,69* x_1-2,   (2.6).

Схема для расчета данного участка представлена на рис.2.1.

Для расчета были приняты следующие значения:

 

l = 89,5 км;

l_C = 47,5 км;

l_KO= 44,75 км;

l_KO=2км;

l₁= l₂=( l- l_K)/2=43,5км;

 

Z_TC ⁼0,224 Oм / км (сопротивление тяговой сети с экранирующим и усиливающим проводами);

Z тс = 0,41 Ом / км ( сопротивление тяговой сети без экранирующих и

усиливающих проводов);

r _1-2 = 0,0550м /км; _x1-2= 0,17 Ом /км; Z₁  = 0,16 Ом /км;

U_K = 10,5 ;U_ном= 27,5 кВ; S_ном =25 МВА;S_K= 3800 МВA; Z_ТП = 6,57 Ом,

Примем Ip = 1,3 I₁, I₁ и I₂ будем изменять от 80А до 110 А;

n₀₁ и n₀₂ от 1 до 10 ( поскольку участковая скорость поезда составляет 70км /ч, то при межпоездном интервале 8 мин. на заданной межподстанционной зоне одновременно может находиться не более 10 поездов).

Расчет потерь напряжения систем с экранирующим и усиливающим проводами и без них был выполнен с помощью специальной программы, названной tat.exe tatl.exe, в Турбобейсике. Текст программ см. в приложение 1. Распечатки результатов приведены в табл. 2.1. ~ 2.15

По результатам, приведенным в табл. 2. 1 - 2.15 , построены графики (см.рис.2.2-23)

Также степень снижения потерь напряжения в тяговой сети с ЭУФ можно определить коэффициентом

Ku=Z/Z_ЭУП ,                                                                           (2.7)

где Z - эквивалентное приведенное сопротивление тяговой сети при обычной системе питания. Ом / км;

Z_ЭУП -эквивалентное приведенное сопротивление тяговой сети с

ЭУП, Ом/км.

Таким образом, если Z = 0,41 Ом / км, а Z_ЭУП ⁼ 0,224 Ом / км, то К_U =1,83.

Таким образом, потери напряжения в тяговой сети уменьшатся в 1,83 раза.