Расчет системы электроснабжения

Введение

Целью курсового проекта является ознакомление с методикой расчета систем электроснабжения участков железных дорог, электрифицируемых на постоянном токе.

Проектирование системы электроснабжения электрической железной дороги представляет технико-экономическую задачу, в которой решается большой комплекс вопросов. Перечень этих вопросов представлен в справочнике /2/.

В учебном курсовом проекте нет возможности решить все вопросы проектирования системы электроснабжения, поэтому в нем:

– производится предварительный выбор расстояния между тяговыми подстанциями и сечения контактной сети для двух вариантов;

– рассчитываются основные электрические величины;

– определяется мощность и выбирается тип основного оборудования тяговых подстанций;

– выполняется проверка вариантов по граничным условиям;

– производится технико-экономическое сравнение вариантов;

– составляется и вычерчивается схема внешнего электроснабжения для наиболее экономичного варианта.

Первоначальные параметры отдельных сооружений и устройств в соответствии с Правилами устройства системы тягового электроснабжения следует выбирать исходя из условий эксплуатации без переустройства на следующие расчётные сроки:

– объём основных служебно-технических зданий, в том числе тяговых подстанций – 10 лет;

– площадь сечения проводов электрических линий и контактных сетей, количество агрегатов основного оборудования тяговых и понижающих подстанций – 5 лет.

1. Расчет удельного электропотребления и выбор вариантов размещения тяговых подстанций

Все расчеты производятся по исходным данным, приведенным в задании на курсовой проект.

1.1 Количество перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации

Измеряется в млн. тонн и определяется по формуле:

,(1)

где     t - год эксплуатации, на который рассчитывается количество перевозимых грузов;

P_з - заданное количество перевозимых грузов, млн. т.;

- прирост количества перевозимых грузов в год, %.

Количество перевозимых грузов должно быть определено на пятый P₅ и десятый P₁₀ годы эксплуатации:

1.2 Энергия, потребляемая поездом

Измеряется в Вт×ч и определяется по кривым потребляемого поездом тока:

,     (2)

где 1,15 - коэффициент, учитывающий потери электроэнергии при пуске и торможении электровоза;

U_э - напряжение на токоприемнике электровоза, принимаемое равным 3000 В на постоянном токе;

I_i - среднее значение тока поезда на участке DS_i кривой потребляемого тока, А;

к - количество участков, на которое разбита кривая тока;

h_э - коэффициент полезного действия электровоза, принимаемый рав-ным 0,87 для электровозов постоянного тока;

h_эс - коэффициент полезного действия системы электроснабжения, при-нимаемый равным 0,91 для системы постоянного тока;

v_т - заданная средняя техническая скорость движения поезда, км/ч;

W_р/W₀ - отношение, показывающее соотношение между потребляемой энер-гией поездом заданной массы Q_з и поездом массы Q_п, для которого задана кривая потребляемого тока;

l - коэффициент мощности электровоза, вводится только для перемен-ного тока, l = 0,8.

Энергия, потребляемая поездом, определяется для четного W_ч и нечетного W_н направлений.

1.3 Удельный расход энергии

Удельный расход энергии измеряется в  и определяется по формуле:

,(3)

где     S - длина участка, на котором задана кривая потребляемого тока, км;

Q – масса поезда без учета массы локомотива, т;

G – масса локомотива, т.

Удельный расход энергии определяется в четном w_ч и нечетном w_н направлениях:

1.4 Удельная мощность на десятый год эксплуатации

Удельная мощность в кВт/км на десятый год эксплуатации определяется при условии, что количества перевозимых грузов в четном и нечетном направлениях равны 0,5×P₁₀

,(4)

где 1,1 - коэффициент, учитывающий дополнительные потери энергии на маневры и в зимних условиях работы;

a₁ - коэффициент тары;

8760 - число часов в году.

1.5 Расстояния между тяговыми подстанциями и сечения контактной подвески

Расстояние между тяговыми подстанциями определяется в зависимости от P_ср по номограммам для двух вариантов. Одно из расстояний берется оптимальным, а второе меньше или больше оптимального. Результаты выбора приведены в табл. 1.

Одновременно выбираются марка и площадь сечения проводов контактной подвески с учётом того, что контактная сеть участков постоянного тока с системой 3,3 кВ, соответствующая нагрузкам первого расчётного срока, должна иметь не более одного усиливающего провода.

Таблица 1. Выбранные варианты