Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

 

8.1 Ток короткого замыкания может быть определён:

 

, А (60)

 

где U_нк = 25 кВ – номинальное напряжение контактной сети;

l_кз - расстояние от тяговой подстанции до места короткого замыкания, км; x и r_a - индуктивное и активное сопротивления одного километра тяговой сети, Ом/км;

Максимальный ток фидера определим в предположении что ток фидера составляет сумму тока трогания одного ЭПС и отнесённого к этому фидеру средних токов других ЭПС.

При раздельном питании

 

I_{ф max} = I_тр + (n_ф1 - 1) × I₁ , А; (61)

 

где I_тр - ток трогания по тяговым расчётам, А;

 

При узловой схеме питания:

 

I_фmax = I_тр + (n_ф1 - 1)×  + n_ф2 × , А;   (62)

 

где n_ф1, n_ф2 - максимальное число ЭПС, которое может находится в фидерной зоне четного и нечетного путей.

I₁, I₂ - средние значения разложенных поездных токов.

Установки защиты должны удовлетворять условиям для ВЛ 80н;

 

I_тр= 340 А; к_з =1,2;

к_в = 0,85; к_ч =1,5;

            (63)

 

1. Расчет для раздельной схемы питания:

 

Z_тс = 0,094 + j×0,287 Oм/км;

 

Согласно выражению (60) определим минимальный ток короткого замыкания:

 

1473.29 А;

 

Максимальный ток фидера определим по формуле (61)

 

I_{ф max ч} = 340 + (6 - 1) × 215.8 = 1419 А;

I_{ф max неч} = 340 + (6 - 1) × 204.4 = 1362 А;

 

Ток уставки защиты определим по формуле:

 

, А  (64)

Согласно выражению (64) получим:

 

А;

I_кmin =1473.29 А< к_ч × I_уст = 3004.94 А условие не выполняется

 

Максимальной токовой защиты не достаточно, необходимо снабдить схему электронной защитой фидера.

 

2. Расчет для узловой схемы питания

 

Z_тс=(0,094+j×0,287) Ом/км;

 

Согласно выражению (60) определим минимальный ток короткого замыкания:

 

2279.1 А;       

 

Максимальный ток фидера определим по формуле (62):

 

I_{ф max ч} = 340 + (6 - 1) × + 6 × = 1491.7 А;

I_{ф max неч} = 340 + (6 - 1) × + 6 × = 1497.2 А;

 

Ток установки защиты определим по формуле (64):

 

А;

I_кmin =2279.1 А< к_ч × I_уст = 3170.54 А; условие не выполняется

 

Максимальной токовой защиты не достаточно, необходимо снабдить схему электронной защитой фидера.

 

8.2 Расчет уставок электронной защиты фидера ТП

 

Первая ступень защиты - ненаправленная дистанционная защита является основной и отключает без выдержек времени в пределах 80-85% зоны. При коротком замыкании рядом с шинами подстанции предусмотрен автоматический перевод первой ступени защиты в режим токовой отсечки. Этот перевод обусловлен понижением напряжения на шинах тяговой подстанции до определённого уровня. Вторая ступень защиты - направленная защита с выдержкой времени 0,5 сек. Она резервирует первую ступень защиты. Во второй ступени используется фазовый орган, который ограничивает характеристику срабатывания реле в заданном диапазоне.

Расчет установок электронной защиты

Определение сопротивления тяговой подстанции

 

, Ом (65)

 

Сопротивление срабатывания первой ступени защиты

 

Z_cpi = k_отс × Z_вхi , Ом; (66)

 

где k_отс = 0,8 - коэффициент отстройки

Z_вхi - входные сопротивления в конце защищаемой зоны, Ом;

 

Z_вх = Z₁ × l ,Ом; (67)

Z₁ - сопротивление одного пути двухпутного участка.

 

Выбранное сопротивление Z_срi проверяется на селективность по отношению к токам нагрузки:

 

   (68)

 

где Z_нmin - минимальное сопротивление нагрузки, Ом;

 

Ом;      (69)

 

где к_в = 0,9; к_н = 1,2; U_pmin = 25 кВ;

 

При понижении напряжения на шинах тяговой подстанции ненаправленная дистанционная защита переводится в режим токовой отсечки.

Напряжение перевода:

 

, В; (70)

 

где U_kmin- минимальное напряжение при коротком замыкании в конце линии;

 

, В ; (71)

U_min = 0,9 × 27500 = 24750 В;

где Z₂ - сопротивление двухпутного участка при соединении контактных подвесок, Ом;

Ток срабатывания отсечки:

 

I_сзуто= к_н × I_кзmax; (72)

 

где I_кзmax - максимальный ток короткого замыкания, протекающий через фидер;

 

, А; (73)

U_max = 1,05 × 27500 = 28875 В;

 

Выбранное значение I_сзуто проверяется:

 

; (74)

 

Сопротивление срабатывания направленной дистанционной защиты(вторая ступень)

 

Z_сз|| = k_ч × Z_кзmax; (75)

 

где Z_кзmax - максимальное сопротивление при коротком замыкании на шинах смежной подстанции;

 

Z_кзmax = 2 × (Z₂ × l_ca + Z₁ × l_св), Ом; (76)

 

Расчет:

Определяем сопротивление тяговой подстанции и внешней сети по формуле (65) :

 

5.07 Ом;

Z₁ =Z₂ = = 0.302 Ом;

 

Согласно выражению (67):

 

Z_вх = 0,302 × 20 = 6,04 Ом;

 

Сопротивление срабатывания первой ступени защиты определим по формуле (66)

 

Z_сзi = 0,8 × 6,04 = 4,832 Ом;

 

Выбранное сопротивление проверяем на селективность по отношению к токам нагрузки фидера, используя выражение (68)

Минимальное сопротивление определим по формуле (69):

 

Z_нmin = 25000 / 1497.2 = 16,7 Ом;

5,10 12,525 Ом;

 

Минимальное напряжение при коротком замыкании в конце линии по формуле(71):

 

В;

Напряжение перевода в токовую отсечку по формуле (70):

U_сзто = 6727.72 / 1,2 = 5606.43 В;

 

Максимальный ток короткого замыкания в конце линии по формуле (73):

 

А;

 

Ток срабатывания токовой отсечки по формуле (72):

 

I_сзуто= к_н × I_кзmax = 1.2 × 2599 = 3118.8 А ;

 

Проверяем ток срабатывания защиты на селективность по отношению к токам нагрузки по формуле (74):

 

 

Условие выполняется

 

Сопротивление срабатывания второй ступени защиты. Максимальное сопротивление короткого замыкания на шинах смежной подстанции определим по формуле (76):

 

Z_кзmax = 2 × (0,302 × 20 + 0,302 × 20) = 24.16 Ом;

 

Сопротивление срабатывания второй ступени защиты по формуле (75):

 

Z_сз|| = 24,16 × 1,5 = 36,24 Ом;

Вывод: электронная защита фидера контактной сети полностью удовлетворяет условиям нормальной работы, так как она надёжно отстроена от минимального сопротивления нагрузки и максимальных токов нагрузки фидеров для узловой схемы.

9. РАСЧЕТ РЕАКТИВНОГО ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЯ РАСЧЕТНОЙ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ, МОЩНОСТЬ УСТАНОВКИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ

КОМПЕНСАЦИИ И ЕЁ ПАРАМЕТРЫ

 

 

Рис.2. Схема включения компенсирующей установки на тяговой подстанции.

 

Q = U×I×sin(37º)

P = U×I× cos(37º)

 

9.1 Определение реактивной мощности плеч питания:

 

Q_| = 27,5 × 412 × sin(37º) = 6818.56 кВ×Ар;

Q_|| = 27,5 × 465.8 × sin (37º) = 7708.95 кВ×Ар;

 

9.2 Определение активной мощности плеч питания

 

P_| = 27,5 × 412 × cos(37º) = 9048.54 кВт;

P_|| = 27,5 × 465.8 × cos(37º) = 10230.12 кВт;

 

9.3. Определение экономического значения реактивной мощности

 

tg(φ_э) = 0,25

Q_э = tg(φ_э)×P кВ×Ар

Q_э| = 0,25 × 9048.54 = 2262.135 кВ×Ар;

Q_э|| = 0,25 × 10230.12 = 2557.53 кВ×Ар;

 

9.4 Мощность, подлежащая компенсации

 

Q_ку = Q - Q_э

Q_ку| = 6818.56 – 2262.135 = 4556.425 кВ×Ар

Q_ку|| = 7708.95 – 2557.53 = 5151.42 кВ×Ар;    

 

9.5 Ориентировочное значение установленной мощности КБ

 

Q_уст = Q_ку / k_g;

k_g = 0,5;

Q_уст| = 2 × 4556.425 = 9112.85 кВ×Ар;

Q_уст|| = 2 × 5151.42 = 10302.84 кВ×Ар;

 

9.6 Количество последовательно включенных конденсаторов:

 

M = [ U_тс / U_кн ] × 1,1 × 1,05 × 1,15 × 1,15

 

где 1,1 - коэффициент, учитывающий номинальный разброс;

U_кн - номинальное напряжение 1-го конденсатора = 1,05 кВ;

1,15 – коэффициент, учитывающий увеличение напряжения на КБ от индуктивности защитного реактора;

1,15 - коэффициент, учитывающий дополнительный нагрев конденсаторов токами внешних гармоник и солнечной радиации;

 

М = 27500 / 1050 × 1,53 = 40 шт;

9.7 Мощность одной последовательной цепи

 

Q_1уст = 40 × (50 , 60 , 75 , 125) = 2000 , 2400 , 3000 , 5000 кВ×Ар;

 

Количество параллельных ветвей в КБ:

 

N = Q_уст / ( Q_кн × M )

 

	I плечо	II плечо
50  60  75 125	N = 9112.85 / 2000 = 4,556 = 5 шт; N = 9112.85 / 2400 =3.797 = 4 шт; N = 9112.85 / 3000 =3.038 = 3 шт; N = 9112.85 / 5000 = 1.823 = 2 шт;	N = 10302,84 / 2000 = 5.151 = 6 шт; N = 10302,84 / 2400 = 4.293 = 5 шт; N = 10302,84 / 3000 = 3.434 = 4 шт; N = 10302,84 / 5000 = 2.061 = 3 шт;
	125 N = 2 шт.	50 N = 5 шт.

 

Для 1-ого плеча питания: КЭК - 1,05 -125

Для 2-ого плеча питания: КЭК - 1,05 -125

 

9.8 Параметры КБ:

 

I_кн = Q_кн / U_кн;

X_кн = U_кн² / Q_кн;

;

Х_кб = Х_кн × М / N;

C_кб = Скн × N / M;

 

I плечо	II плечо
Iкн = 125000 / 1050 = 119,0 A; Xкн=1050² / 125000 = 8,82 Oм; мкФ;  Xкб = 8,82 × 40 / 2 = 176,40 Ом; Cкб = 360,9 × 2 / 40 = 18,0 мкФ;	Ikн= 75000 / 1050 = 71.43 A; Xкн=1050² / 75000 = 14.7 Oм; мкФ; Xкб = 14.7 × 40 / 4 = 147 Ом; Скб = 147 × 4 / 40 = 14.7 мкФ;

 

9.9 Индуктивность реактора:

 

I плечо	II плечо
; LPср = (LP1 + LP2) / 2 ; ;  мГн; LРср = (83,3+ 77.2) / 2 = 80,25 мГн;	; ; LРср = (101.962+ 94.549) / 2 = 98.255 мГн;
Lзр - 1 - 107 2 - 99 3 - 91 4 - 83 5 - 75
Выбираем один реактор с L = 83мГн и положением ПБВ в 4 ступени: Гц;	Выбираем один реактор c L =99 мГн и положением ПБВ в 2 ступени:  Гц;

 

9.10 Параметры КУ:

 

X_зр = 2×p×f × L_зр

Х_ку = Х_кб - Х_зр;

;

;

Q_уст = Q_кб × М × N;

 

I плечо	II плечо
Хзр = 2×π × 50 × 83 / 1000 = 26.08 Ом; Хку = 176,40 - 26,08 = 150,32 Ом; Iку = 27500 / 150,32 = 182.94 А; Qп = 27,5² / 150,32 = 5.03 МВ×Ар; Qуст = 125 × 40 × 2 / 1000=10 МВ×Ар;	Хзр = 2×π × 50 × 99 / 1000 = 31.1 Ом; Хку = 147 – 31.1 = 115.9 Ом; Iку = 27500 / 115.9 = 237.27 А; Qп = 27,5² / 115,9 = 6.53 МВ×Ар; Qуст = 50 × 40 × 5 / 1000 =10 МВ×Ар;

 

9.11 коэффициент использования КБ

 

k_q = Q_п / Q_уст

I_икб = I_кб × N

k_и = I_икб / I_ку        

U_акб = M × U_кн

U_кб = I_икб × Х_кб

 

I плечо	II плечо
kq = 5.03 / 10 = 0.503; Iикб = 119.0 × 2 = 238 А; kи = 238 / 182.94 = 1.3; Uакб = 40 × 1050 = 42000 В; Uкб = 238 × 176.40 = 41983.2 В;	kq = 6.53 / 10 = 0.653; Iикб = 71,43 × 5 = 357.15 А; kи = 357.15 / 237.27 = 1.5; Uакб = 40 × 1050 = 42000 В; Uкб = 357.15 × 147 = 52501.05 В;

 

9.12 Увеличение напряжения в точках включения

 

, Ом;

 Ом;

DU = I_икб ×Х_сум

ΔU_| = 238 × 1.15 = 273.7 В;

ΔU_|| = 357.15 × 1.15 = 410.72 В;

Определение стоимости активной и реактивной энергии за год

 

W_p =(9048.5 + 10230.12) × 8760 = 168 880 711.2 кВт×ч;   

c_p = 0.09 руб/кВт×ч;

C_p = 168 880 711.2 × 0.95 × 0.09 = 14 439 300.81 руб;

W_q = (6818.56 + 7708.95) × 8760 = 127 260 900.0 кВАр;

c_q = 0.09 × 0.1 = 0.009 руб/кВт×ч

C_q = 127 260 900.0 × 0.95 × 0.009 = 1 571 382.5 руб

 

Стоимость реактивной энергии скомпенсированной с помощью установок компенсации:

 

С_qк = (4556.425 + 5151.42 ) × 0,95 × 8760 × 0,009 = 727 098.17 руб

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Марквардт К.Г. "Электроснабжение электрифицированных ж.д." М.: "Транспорт"

2. Справочник по электроснабжению железных дорог. М.: " Транспорт" 1980 г.

3. Справочник по электроснабжению железных дорог под редакцией Марквардта К.Г.

4. Задание на курсовой проект с методическими указаниями "Электроснабжение электрических железных дорог", Москва – 1990.