Расчет минимальных напряжений - Электрификация участка железной дороги

Расчет минимальных напряжений в тяговой сети участка Медвежья Гора - Нигозеро при различных размерах движения был произведен с помощью программы KA_PN из пакета КОРТЕС. Для расчета были приняты следующие условия и допущения:

Питающая энергосистема находится в режиме минимума, ее сопротивление максимально;

Напряжение холостого хода трансформаторов тяговых подстанций участка составляет 27,5 кВ;

На тяговых подстанциях Медвежья Гора и Нигозеро включены в работу оба тяговых трансформатора;

На смежных межподстанционных зонах Медвежья Гора - Раменцы и Нигозеро - Петрозаводск находятся три поезда, два из них следуют в направлении наибольшего электропотребления.

Согласно исходным данным, мощность короткого замыкания на шинах тяговой подстанции определена по формуле:

, (3.12)

Где - ток короткого замыкания на шинах подстанции, кА;

- среднее напряжение на шинах подстанции, кВ.

Для тяговой подстанции Медвежья Гора в режиме минимума энергосистемы:

(МВА).

Для тяговой подстанции Нигозеро в режиме минимума энергосистемы:

(МВА).

Для определения пропускной способности участка по каждому варианту усиления проведены электрические расчеты при пакетном пропуске пяти, четырех, трех, двух и одного поезда с интервалом соответственно 10, 13,5, 15, 30 и 60 минут в четном и нечетном направлении. Примеры расчетных графиков движения приведены на рис. 3.4 и рис. 3.5.

Расчетный график движения для пяти поездов в четном и пяти - в нечетном направлениях

Рис. 3.4

Расчетный график движения для четырех поездов в четном и трех - в нечетном направлениях

Рис. 3.5

В соответствии с требованиями [19] минимальное трехминутное напряжение на токоприемнике ЭПС переменного тока должно составлять не менее 21 кВ. Помимо варианта усиления по уровню напряжения произведена проверка по условиям нагревания контактной подвески.

Результаты расчета минимальных трехминутных напряжений на токоприемниках ЭПС при существующей схеме питания приведены в табл. 3.5.

Таблица 3.5

Минимальные трехминутные напряжения, кВ, при существующем варианте питания тяговой сети

Число поездов в нечетном направлении

Число поездов в четном направлении

1

2

3

4

5

1

23,44

22,08

20,53

18,78

15,56

2

22,10

21,14

19,07

17,39

16,28

3

20,45

19,18

18,64

16,91

16,04

4

20,08

18,67

17,90

15,80

14,81

5

17,92

16,44

15,23

10,409

9,583

Из табл.3.5 видно, что при существующей схеме питания по участку Нигозеро - Медвежья Гора наибольшая пропускная способность составляет два поезда в четном и два - в нечетном направлениях. Минимальное трехминутное напряжение на токоприемнике ЭПС при этом составляет UMin=21,14 кВ.

Параметры и схема подключения устройств продольной компенсации были определены с учетом рекомендаций [25]. Согласно этим рекомендациям наибольшая эффективность УПРК достигается при включении их в заземленную фазу тягового трансформатора, а также в плечо питания с неудовлетворительным режимом напряжения. Степень компенсации УПРК определяется соотношением:

, (3.13)

Где - емкостное сопротивление УПРК, Ом;

- приведенное к шинам 27,5 кВ сопротивление энергосистемы и тягового трансформатора, Ом.

Приведенное сопротивление энергосистемы и тягового трансформатора:

, (3.14)

Где - среднее напряжение на "высокой" стороне трансформатора, кВ;

- средне напряжение на шинах 27,5 кВ, кВ;

- ток трехфазного короткого замыкания на "высокой" стороне трансформатора, кА;

- номинальная мощность трансформатора, МВА;

- напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

- число параллельно работающих трансформаторов.

Приведенное сопротивление энергосистемы и тягового трансформатора для подстанции Медвежья Гора:

(Ом);

Для тяговой подстанции Нигозеро:

(Ом).

Для условий межподстанционной зоны Медвежья Гора - Нигозеро предложено в заземленную фазу включить УПРК с кР = 1, а в фазу В, питающую рассматриваемую межподстанционную зону УПРК с кР = 1,5. Таким образом, емкостное сопротивление УПРК в заземленной фазе тяговой подстанции Медвежья Гора:

(Ом).

Сопротивление УПРК в плече питания:

(Ом).

Емкостное сопротивление УПРК в заземленной фазе тяговой подстанции Нигозеро:

(Ом).

Сопротивление УПРК в плече питания:

(Ом).

Мощность УПРК определена из соотношения:

(3.15)

Где - средний ток УПРК, А.

По результатам предварительных электрических расчетов средний двадцатиминутный ток отсоса тяговой подстанции Медвежья Гора составляет 2307 А, средний двадцатиминутный ток плеча питания 1974 А. Тогда мощность УПРК

(кВАр);

(кВАр);

Аналогично для тяговой подстанции Нигозеро, усредненный ток отсоса составляет 1085 А, плеча питания - 1026 А. Мощность УПРК:

(кВАр);

(кВАр);

Устройства продольной компенсации для железнодорожного транспорта на указанные токи и мощности в нашей стране пока не выпускаются. Результаты электрических расчетов при установке на тяговых подстанциях Нигозеро и Медвежья Гора УПРК приведены в табл. 3.6.

Таблица 3.6

Минимальные трехминутные напряжения, кВ, при установке УПРК на подстанциях Медвежья Гора и Нигозеро

Число поездов в нечетном направлении

Число поездов в четном направлении

1

2

3

4

5

1

24,00

23,52

22,53

21,33

20,61

2

23,54

22,91

21,99

20,96

20,11

3

22,55

21,77

21,42

20,68

20,03

4

22,25

21,47

21,11

20,07

19,63

5

20,74

20,01

19,65

18,63

18,22

При установке на тяговых подстанция Нигозеро, Медвежья Гора устройств продольной компенсации в фазу С и фазу В, питающую тяговую сеть рассматриваемого участка наблюдается значительное улучшение режима напряжения в тяговой сети. Расчеты показывают, что по участку можно пропустить до четырех пар поездов в нечетном и трех пар - в четном направлении. При указанных объемах движения имеет место значительный перегрев отсасывающего провода на тяговой подстанции Медвежья Гора, и требуется увеличение его сечения до 6А-185. Минимальное среднее трехминутное напряжение при пропуске указанного числа поездов составляет UMin=21,11 кВ.

Таблица 3.7

Минимальные трехминутные напряжения при сооружении тяговой подстанции на станции Новый Поселок

Число поездов в нечетном направлении

Число поездов в четном направлении

1

2

3

4

5

1

23,86

23,85

23,84

23,84

23,83

2

23,84

23,84

23,84

23,83

23,76

3

23,85

23,85

23,84

23,44

22,85

4

23,83

23,83

23,65

23,07

22,37

5

23,84

23,24

22,41

21,80

21,32

При строительстве тяговой подстанции на станции Новый Поселок становится возможным пропуск заданного объема поездов (пять поездов в нечетном направлении и пять - в четном). Однако для поддержания минимального напряжения на токоприемниках ЭПС требуется увеличение напряжения холостого хода на шинах тяговых подстанций Медвежья Гора и Новый Поселок до 28,5 кВ, использование устройств автоматического регулирования напряжения под нагрузкой (АРПН) или включение отсасывающий провод УПРК. Минимальное напряжение составляет UMin=21,32 кВ. В целом, по результатам расчетов, можно сделать вывод, что ограничивающим фактором во многом является большое приведенное сопротивление питающей энергосистемы в режиме минимума.

Похожие статьи




Расчет минимальных напряжений - Электрификация участка железной дороги

Предыдущая | Следующая