Электрические железные дороги

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Омский государственный университет путей сообщения (ОмГУПС)

Кафедра «Подвижной состав электрических железных дорог»

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ  УЧАСТКА ЖЕЛЕЗНОЙ  ДОРОГИ  ПОСТОЯННОГО  ТОКА

Курсовая работа по дисциплине: «Электрические железные дороги»

Студент группы 40г

Бархатов Е.Е.

Руководитель

доцент В. А.Смирнов

________________

                    оценка

Омск 2011

Исходные данные.

Вариант-57

Задано два перегона двухпутного участка железной дороги с тремя  станциями А, Б и В. На каждой станции размещена тяговая подстанция, получающая энергию от линии электропередачи напряжением 110 кВ. Длины перегонов одинаковы перегон АБ =20км, перегон БВ = 20 км. По перегонам следуют однотипные грузовые поезда.

Тип тяговой подстанции….…………………………………...…….....транзитная

Максимальная скорость, км/ч ……….……….……………………………......140

Номер варианта схемы станции…….…………………….....................................2

Номер варианта кривых тока………….…………………..…………………........1

Межпоездной интервал, мин…….……………………………………….……….9

Мощность районных потребителей, МВ·А…………….………………….…….3

Номинальное напряжение районных потребителей, кВ………………...….…10

Техническая скорость, км/ч                                       

Перегон АБ.

Направление движения:

четное…………………………………………………………..………………..57,1

нечетное…………………………………………………………………....…....66,7

Перегон БВ.

Направление движения:

четное……………………………………………………………………..……..60

нечетное……………………………………………………………………........54,4

Схема станции:

Реферат.

УДК 629.423.1.31.

Курсовая работа содержит 31 страниц,   9 рисунков, 2 таблицы,                      2 источника.

Тяговая подстанция (ТП), тяговая сеть (ТС), электроснабжение, фидер, преобразовательный агрегат, трансформатор, выпрямитель, токовая нагрузка, токоприемник.

Объектом исследования является электрифицированная железная дорога постоянного тока.

В процессе работы были рассчитаны: ток ТП, мощность ТП, потеря напряжения на участке, выбрано оборудование для ТП.

Результаты расчетов проделанных в данной курсовой работе можно использовать при эксплуатации электрифицированной железной дороги постоянного тока.

Содержание.

Введение              5

1 Составление графика движения поездов              6

2 Определение токов фидеров тяговой подстанции              8

3 Выбор сечения проводов контактной подвески и составление схемы секционирования контактной сети              14

4 Составление однолинейной схемы тяговой подстанции и выбор основного оборудования              18

4.1 Структурная схема тяговой подстанции постоянного тока              16

4.2. Выбор  количества  преобразовательных агрегатов и мощности трансформаторов              17

5 Определение потери напряжения в тяговой сети и напряжения на токоприемнике электровоза              20

5.1 Напряжение на токоприемнике электровоза              20

5.2 Расчет потери напряжения              20

Заключение              23

Библиографический список              24

Приложения

Введение

Железная дорога является комплексной системой, объединяющей в единое целое ее составные части: подвижные объекты – электрический подвижной состав (ЭПС) и стационарные – устройства электроснабжения, которые, в свою очередь, состоят из тяговых подстанций (ТП) и тяговой сети. Бесперебойность и безаварийность работы данных составных частей является главной задачей для всего железнодорожного хозяйства, решение которой, в частности, осуществляется с помощью технических расчетов.

В данной курсовой работе произведен расчет системы электроснабжения участка железной дороги постоянного тока. В первом и втором разделах составляется параллельный график движения однотипных грузовых поездов для двух перегонов АБ и БВ длиной 20 км двухпутного участка железной дороги, оборудованных устройствами автоблокировки и график кривых тока электровозов. График движения поездов совмещается с графиком кривых тока электровозов, следующих в четном и нечетном направлениях, для получения расположения нагрузок в межподстанционной зоне в любой момент времени. На основании полученных данных производится расчет токов фидеров для подстанции Б.

В третьем разделе выбирается сечение проводов контактной подвески путем проверки на нагрев проводов контактной сети по эффективному току фидера, а также составляется схема секционирования контактной сети на станции Б.

В четвертом разделе составляется однолинейная схема и выбирается основное оборудование тяговой подстанции на основании расчетов, произведенных в соответствии с предложенным вариантом.

В пятом разделе определяется напряжение на токоприемнике электровоза и его потеря в тяговой сети. Для этого строится для зоны АБ график движения поездов  и график кривых тока электровозов. Оценивается характер изменения напряжения на токоприемнике электровоза в процессе его движения по перегону.

Полученные данные можно будет использовать при проектировании электроснабжения участка железной дороги постоянного тока.

1.      Составление графика движения поездов

График движения поездов является планом всей эксплуатационной работы железной дороги, основой организации перевозок. Он представляет собой графическое изображение схемы движения поездов на участке. Его строят в системе координат, где Ох – время, Оу – пройденный путь.

Ход поезда на графике изображаем виде траектории движения точки, таким образом, график движения одного поезда выражает зависимость S(t), которую в пределах перегона обычно принимают в виде прямой линии, соединяющей точки отправления и прибытия поездов на смежных раздельных пунктах. Эту линию называет «ниткой» графика. Угол наклона прямой (нитки) к горизонтали характеризует среднюю техническую скорость движения по перегону. В действительности упомянутая зависимость отличается от прямой и соответствует кривой t(S), построенной при тяговых расчетах.

Существуют различные типы графиков, в зависимости от условий работы и характера ж. д. линии, ее технической оснащенности

В курсовой работе с целью упрощения расчетов составляем параллельный график движения однотипных грузовых поездов для двух перегонов двухпутного участка ж. д., оборудованных устройствами автоблокировки. Будем считать, что перегоны А–Б и Б–В являются промежуточными между участковыми станциями, остановка на станциях А, Б и В не предусматривается.

Нитки нечетных поездов (обозначены сплошными линиями на рисунке 1.1) прокладывают снизу вверх, четные поезда (штриховка) следует прокладывать сверху вниз.

                                                                                                                                    (1.1)

где   – длина перегона, км;

        – средняя техническая скорость движения, км/ч;

         i – индекс перегона (АБ, БВ,).

Следующий поезд в четном направлении должен проследовать по станции А через заданный межпоездной интервал. Если скорости движения равны, то остальные нитки проводим параллельно линии АВ, что и свидетельствует о том, что график параллельный.

Рассчитаем время хода для каждого перегона по формуле 1.1:

Четные поезда:                                       

,

.

Нечетные поезда:  

,

.

1. Прокладываем «нитку» первого поезда в четном направлении через точку А по перегонам АБ и БВ.
2. «Нитку» второго поезда располагаем параллельно «нитке» первого, учитывая  заданный межпоездной интервал tи = 9 мин.
3. Аналогично делаем для нечетных поездов, учитывая, что поезд проследует станцию Б в момент времени ∆t=0.
4. График изображаем на рисунке 1.1 в масштабах по времени mt=5 мм на минуту, по расстоянию mS=2 мм на километр.

2.      Определение токов фидеров тяговой подстанции

Расчет системы тягового электроснабжения при выбранной схеме расположения ТП сводится, в основном, к определению количества, типа и мощности преобразовательных агрегатов каждой ТП и параметров контактной сети.

Для решения этой задачи необходимо знать распределение токов по фидерам ТП при принятом способе питания контактной сети. Сложность решения этой задачи – в непрерывном изменении величины и расположения нагрузок. Величина нагрузки (ток электровоза) изменяется в соответствии с графиком зависимости тока электровоза от пути, а также изменяется расположение электровоза по отношению к тяговой подстанции, что определяется графиком движения. С целью упрощения расчета системы электроснабжения непрерывный процесс изменения тяговых нагрузок и их расположение заменяют рядом следующих друг за другом схем, каждая из которых соответствует определенному моменту времени. Эти схемы называются мгновенными. С их помощью можно получить характер изменения, как токов фидеров, так и тока подстанции в целом и их расчетные значения путем совместного использования зависимости тока от пройденного пути и графика движения.

Известны методы расчетов:

1)     метод непрерывного исследования графика,

2)     метод равномерных сечений,

3)     метод характерных сечений.

Сущность методов сечения графика заключается в следующем. Совмещая график движения поездов с кривыми токов электровозов, следующих и в четном, и в нечетном направлениях так, как это показано на pиcунке 1.1, получаем расположение нагрузок в межподстанционной зоне и их величины в любой момент времени. Метод равномерных сечений представлен на рисунке 2.1 (Приложение 2).

Если  провести  на  рисунке 1.1 вертикальную  линию (сечение графика), соответствующую  некоторому  моменту  времени t, то точки пересечения ее с нитками графика дадут расположение нагрузок между  подстанциями А и Б. Путем переноса ординат этих точек на кривые   потребления тока соответствующего направления определяем величины нагрузок. Таким образом получаем расчетную мгновенную схему для момента времени t.

При определении токов фидеров, питающих четный и нечетный пути по отдельности, необходимо учитывать лишь поезда, следующие в соответствующем направлении.

Следовательно ток фидера подстанции Б , питающего четный путь зоны АБ, можно найти из выражения:

                                            .                                                         (2.1)

Используя полученные данные, нужно рассчитать величину тока фидера по формуле 2.1 для всех сечений графика и занести значения в таблицу 2.1 (Приложение 3).

Рассчитаем величину тока фидера для нулевого сечения на участке АБ в нечетном направлении.

кА.

Остальные токи находятся аналогично и заносятся в таблицу 2.1 в столбец №14.  Среднее значение тока каждого фидера между соседними сечениями в интервале времени Δ ti рассчитываем по формуле:

                                                                                                      (2.2)

где               IФН и IФК - ток фидера в начале и конце отрезка времени Δtj соответственно. Рассчитаем средний ток фидера между сечениями 0 и 1 для нечетного направления участка АБ по формуле 2.2.

кА.

Результаты заносим в таблицу 2.1 в столбец № 15.

9

Средние значения токов фидеров за межпоездной интервал определяем по формуле:

                                                                                                  (2.3)

где = 9 мин.

              Рассчитаем средний ток фидера за межпоездной интервал  нечетного направления участка АБ по формуле 2.3.

кА

Полученные результаты заносим в таблицу 2.1 в столбец № 16.

Эффективные значения токов фидеров за межпоездной интервал определяем по формуле:

         ,                                                  (2.4)

              Рассчитаем эффективный ток фидера за межпоездной интервал  нечетного направления участка АБ по формуле 2.4.

кА.