ГОСТ Р 57670-2017
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
Методика выбора основных параметров
The railway track power supply systems. The methods of selecting fundamental parameters
ОКС 29.280
ОКП 318531
Дата введения 2018-05-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" (АО "ВНИИЖТ")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 45 "Железнодорожный транспорт"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 сентября 2017 г. N 1130-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5 Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии не несет ответственности за патентную чистоту настоящего стандарта. Патентообладатель может заявить о своих правах и направить в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии аргументированное предложение о внесении в настоящий стандарт поправки для указания информации о наличии в стандарте объектов патентного права и патентообладателе
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на системы тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3 кВ, переменного тока напряжением 25 и 2
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 839-80 Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия
ГОСТ 2585-81 Выключатели автоматические быстродействующие постоянного тока. Общие технические условия
ГОСТ 4775-91 Провода неизолированные биметаллические сталемедные. Технические условия
ГОСТ 6962-75 Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений
ГОСТ 7746-2015 Трансформаторы тока. Общие технические условия
ГОСТ 11677 Трансформаторы силовые. Общие технические условия
ГОСТ 14209-85 Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки
ГОСТ 16772-77 Трансформаторы и реакторы преобразовательные. Общие технические условия
ГОСТ 32697-2014 Тросы контактной сети железной дороги несущие. Технические условия
ГОСТ 32895 Электрификация и электроснабжение железных дорог. Термины и определения
ГОСТ Р 51559 Трансформаторы силовые масляные классов напряжения 110 и 220 кВ и автотрансформаторы напряжением 27,5 кВ для электрических железных дорог переменного тока. Общие технические условия
ГОСТ Р 52002 Электротехника. Термины и определения основных понятий
ГОСТ Р 52565-2006 Выключатели переменного тока на напряжения от 3 до 750 кВ. Общие технические условия
ГОСТ Р 52719 Трансформаторы силовые. Общие технические условия
ГОСТ Р 52726-2007 Разъединители и заземлители переменного тока на напряжение свыше 1 кВ и приводы к ним. Общие технические условия
ГОСТ Р 55647-2013 Провода контактные из меди и ее сплавов для электрифицированных железных дорог. Технические условия
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32895, ГОСТ Р 52002, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 максимальный режим системы внешнего электроснабжения: Режим работы электроэнергетической системы, питающей тяговые подстанции, при котором в ней включено максимально возможное количество генераторов, трансформаторов и линий электропередачи.
3.2 пакет поездов: Два и более следующих один за другим поездов с заданным наименьшим интервалом на электротяге.
3.3 час интенсивных перевозок: Период времени суток, в котором движение поездов обусловливает максимальную нагрузку системы тягового электроснабжения.
3.4 расчетная масса (поезда): Среднее арифметическое значение массы всех поездов, включая пассажирские, обращающихся на каждом пути участка за одни сутки в среднем за год.
3.5 участок с преимущественно пассажирским движением: Участок, на котором количество пассажирских поездов составляет более 60% общего количества поездов в сутки и для которого поезд расчетной массы относят к категории пассажирских поездов.
3.6 участок с преимущественно пригородным движением: Участок, на котором количество пригородных поездов составляет более 60% общего количества поездов в сутки.
3.7 участок со смешанным движением: Участок, на котором количество пассажирских и пригородных поездов или количество грузовых поездов находится в интервале от 40 до 60% общего количества поездов в сутки.
4 Общие положения
4.1 Основные требования
4.1.1 Основными параметрами систем тягового электроснабжения являются:
- расстояние между смежными тяговыми подстанциями;
- мощность и количество силовых трансформаторов, а также автотрансформаторов системы тягового электроснабжения переменного тока 2
- номинальный ток на выходе и количество статических преобразователей для системы тягового электроснабжения;
- номинальный ток коммутационных аппаратов и трансформаторов тока;
- номинальный ток отключения выключателей;
- марка, сечение и количество проводов контактной сети, проводов и кабелей питающих, отсасывающих и шунтирующих линий;
- марка, сечение и количество проводов сборных и соединительных шин тяговых подстанций и линейных устройств системы тягового электроснабжения.
4.1.2 Значения основных параметров, кроме расстояний между тяговыми подстанциями, выбирают из номинальных рядов, установленных стандартами на соответствующую продукцию.
Для продукции, в отношении которой стандарты не разработаны, допустимые значения перегрузки по току и времени усреднения принимают по техническим условиям.
4.1.3 При выборе основных параметров систем тягового электроснабжения принимают следующие допустимые значения расчетных величин:
а) для напряжения на токоприемнике электроподвижного состава в соответствии с таблицей 1;
Таблица 1 - Допустимые минимальные значения напряжения на токоприемнике электроподвижного состава
Напряжение | Значение напряжения, В, при системе тягового электроснабжения | Время усреднения | |
постоянного тока | переменного тока (действующее значение) | ||
1 Наименьшее | По ГОСТ 6962-75 (пункт 2) | - | |
2 Расчетный уровень наименьшего напряжения при скорости движения поездов до 160 км/ч включ. | По Правилам [1] (пункт 2 приложения N 4) | 3 | |
3 Расчетный уровень наименьшего напряжения при скорости движения пассажирских поездов св. 160 до 250 км/ч включ. | 2900 | 24000 | 1 |
б) для температуры нагрева проводов контактной сети, питающих проводов системы тягового электроснабжения переменного тока 2
Таблица 2 - Допустимая температура нагрева проводов тяговой сети
Тип провода | Допустимая температура нагрева, °С | Время усреднения |
Контактные из меди и ее сплавов | По ГОСТ Р 55647-2013 (раздел 9) | 20 |
Несущие тросы из меди и ее сплавов | По ГОСТ 32697-2014 (раздел 9) | 1 |
Многопроволочные биметаллические сталемедные | По ГОСТ 4775-91 (пункт 4.3) | |
Медные кроме контактных проводов и несущих тросов, алюминиевые и сталеалюминиевые | По ГОСТ 839-80 (пункт 5а.2) | 20 |
в) для тока и/или температуры нагрева каждого из элементов системы тягового электроснабжения с учетом установленных для данного элемента норм допустимых перегрузок по току и времени усреднения.
4.1.4 Температуру нагрева проводов по перечислению б) 4.1.3 рассчитывают при температуре окружающего воздуха 40°С, скорости ветра 1 м/с в поперечном направлении относительно провода и интегральной поверхностной плотности потока солнечного излучения 900 Вт/м
4.1.5 Проверку контактной сети по температуре нагрева проводов выполняют как при нормальной схеме, так и при раздельном питании путей с отключенными постами секционирования и пунктами параллельного соединения контактной сети при их наличии.
4.1.6 Параметры контактной сети системы тягового электроснабжения постоянного тока выбирают с учетом износа контактных проводов, равного 15% площади полного сечения.
4.1.7 Мощность системы внешнего электроснабжения принимают для максимального режима ее работы.
4.2 Исходные данные и порядок выбора основных параметров
4.2.1 В качестве исходных данных для выбора основных параметров принимают:
а) координаты расположения станций, продольный профиль и план пути, допустимые скорости движения поездов на участке;
б) количество грузовых, пассажирских и пригородных поездов в сутки по каждому пути двухпутных и многопутных участков или по обоим направлениям движения для однопутных участков;
в) массы поездов всех категорий, серии и количество секций электровозов или моторных вагонов в поездах;
г) наименьший межпоездной интервал в пакетах поездов различных категорий;
д) график движения поездов или количество поездов в час интенсивных перевозок;
е) распределение категорий поездов по путям для многопутных участков.
4.2.2 Выбор основных параметров осуществляют по результатам тяговых и электрических расчетов. Параметры следует выбирать, как правило, без учета режима рекуперации за исключением случаев, когда рекуперативное торможение на участках с затяжными спусками применяют для обеспечения безопасности движения поездов.
4.2.3 Тяговые расчеты производят в соответствии с параметрами, заданными в перечислениях а), в), е) 4.2.1, при движении в обоих направлениях следующих поездов:
- пассажирских и пригородных;
- грузовых наибольшей массы из заданных по перечислению в) 4.2.1;
- грузовых расчетной массы.
4.2.4 Электрические расчеты выполняют с учетом изменения потребления тока из контактной сети электроподвижным составом при его перемещении по участку в соответствии с графиком движения поездов, заданным согласно перечислению д) 4.2.1, который математически моделируют с использованием результатов тяговых расчетов.
4.2.5 При отсутствии данных по перечислению д) 4.2.1 принимают расчетные графики движения поездов, указанные в 4.2.5.1-4.2.5.6.
4.2.5.1 На двухпутных и многопутных участках в направлении наибольшего электропотребления принимают пакет из
где
Количество поездов
Количество поездов наибольшей массы в пакете, если таких менее 5% общего количества поездов в сутки, принимают равным одному, если от 5 до 25% - два поезда, более 25% - три поезда.
4.2.5.2 На двухпутных и многопутных участках в обратном направлении принимают все поезда расчетной массы в количестве
4.2.5.3 На однопутных участках принимают частично-пакетный график движения при пропуске пакета из трех поездов расчетной и наибольшей массы с заданным интервалом
4.2.5.4 В случае одинакового электропотребления по железнодорожным путям или направлениям движения в расчетном графике движения поездов рассматривают отдельно пакеты поездов по каждому железнодорожному пути или направлению движения.
4.2.5.5 На участках с преимущественно пассажирским движением и на участках со смешанным движением грузовых и пассажирских поездов в расчетном графике движения поездов учитывают пакеты грузовых и пассажирских поездов.
4.2.5.6 На участках с преимущественно пригородным движением расчетный график движения поездов формируют с учетом количества пар пригородных поездов в час интенсивных перевозок.
4.2.6 Выбранные согласно требованиям 4.1 значения основных параметров проверяют на соответствие требованиям 4.1 для вынужденного режима работы системы тягового электроснабжения при условии пропуска одного поезда расчетной массы по каждому железнодорожному пути межподстанционной зоны.
Вынужденный режим системы тягового электроснабжения соответствует отключению каждой из тяговых подстанций (по одной) при введенных в работу резервирующих трансформаторах и статических преобразователях для системы тягового электроснабжения на тяговых подстанциях соседних с отключенной.
Параметры системы тягового электроснабжения переменного тока 2
При вынужденных режимах работы систем тягового электроснабжения расчетный уровень наименьшего напряжения согласно таблице 1 принимают по нормам Правил [1] (пункт 2 приложения N 4), допустимым в исключительных случаях.
4.2.7 В случае невыполнения требований 4.1 выбранные значения основных параметров системы тягового электроснабжения корректируют и для их проверки повторно производят электрические расчеты.
5 Выполнение тяговых расчетов
5.1 Тяговые расчеты при выборе основных параметров систем тягового электроснабжения проводят для определения электрической нагрузки контактной сети в различных точках железнодорожного участка в зависимости от профиля и плана пути, характеристик электроподвижного состава, массы поезда и параметров состава вагонов, а также режима ведения поезда и напряжения в контактной сети.
5.2 В результате тяговых расчетов получают следующие основные параметры:
- зависимости от времени координат положения поезда на участке и токов, потребляемых электроподвижным составом из контактной сети, с равномерным шагом по времени
- расходы электроэнергии (при переменном токе полные и активные) и время хода поезда по перегонам участка.
5.3 Результирующие параметры, перечисленные в 5.2, рассчитывают на основе решения дифференциальных уравнений движения поезда, выраженных формулами:
где
5.4 Методика расчета результирующих параметров, перечисленных в 5.2, на основе интегрирования уравнений (5.1)-(5.3) в конечных приращениях приведена в приложении А.
Допускается использование других методов и способов интегрирования уравнений движения поезда при условии, что их результаты соответствуют 5.2.
5.5 В расходах электроэнергии и в токовой нагрузке контактной сети учитывают мощность собственных нужд электроподвижного состава, а для пассажирских поездов - также мощность, расходуемую на освещение, отопление и кондиционирование воздуха в вагонах.
5.6 При тяговых расчетах учитывают:
- остановки на станциях, обусловленные технологией работы железнодорожного участка;
- постоянно действующие предупреждения об ограничении скорости движения поездов;
- перегоны, на которых при движении поезда используют подталкивающие локомотивы.
6 Выполнение электрических расчетов
6.1 Электрические расчеты выполняют для определения показателей, характеризующих режимы работы устройств тягового электроснабжения, по условиям соответствия которых нормативным значениям согласно 4.1.3 осуществляют выбор основных параметров систем тягового электроснабжения.
К этим показателям относят:
- токи в силовом оборудовании, коммутационных аппаратах, сборных шинах распределительных устройств тяговых подстанций и линейных устройств, в питающих, отсасывающих и шунтирующих линиях, проводах контактной сети;
- температуры нагрева проводов контактной сети, элементов силовых трансформаторов и автотрансформаторов системы тягового электроснабжения переменного тока 2
- напряжения на сборных шинах питающих линий контактной сети тяговых подстанций и на токоприемниках электроподвижного состава.
6.2 Расчеты значений параметров режима, перечисленных в 6.1, производят посредством моделирования графика движения поездов, который формируют на основе результатов тяговых расчетов и исходных данных, приведенных в 4.2.1, 4.2.5.
6.3 В результате расчетов получают:
- числовые ряды значений токов и напряжений в отдельные моменты времени с равномерным шагом по времени
- наибольшие, наименьшие и усредненные за заданные периоды времени значения токов, напряжений и температур на основе обработки данных числовых рядов.
6.4 Значение шага
- при системе тягового электроснабжения постоянного тока - 0,5 мин;
- при системах тягового электроснабжения переменного тока - 1,0 мин;
- при наличии поездов со скоростями движения свыше 160 км/ч при всех системах тягового электроснабжения - 0,25 мин.
6.5 Уравнения, связывающие параметры систем тягового электроснабжения с искомыми параметрами режима, составляют на основе расчетных электрических схем этих систем.
Расчетные схемы системы тягового электроснабжения формируют из схем замещения тяговых подстанций и устройств тяговой сети, приведенных в приложении Б.
6.6 В расчетной схеме участка, на котором осуществляют проверку основных параметров системы тягового электроснабжения, учитывают смежные межподстанционные зоны, при их наличии, на границах этого участка.
6.7 Параметры режима расчетной схемы рекомендуется определять методом контурных токов или узловых напряжений с использованием электронных вычислительных машин (ЭВМ).
Допускается применять другие методы расчета электрических схем, обеспечивающие рациональное использование ресурсов ЭВМ в части способов хранения и обработки промежуточных результатов вычислений.
6.8 Порядок действий при расчетах параметров рабочего режима систем тягового электроснабжения на основе моделирования графика движения поездов приведен в приложении В.
7 Выбор расстояния между смежными тяговыми подстанциями
7.1 Расстояния между смежными тяговыми подстанциями определяют при проектировании, исходя из необходимости выполнения требований, установленных в разделе 4. Рекомендуется принимать эти расстояния не более приведенных в 7.2, 7.3.
7.2 Для железнодорожных линий, электрифицированных на постоянном токе, наибольшее расстояние между тяговыми подстанциями выбирают в зависимости от годовой приведенной грузонапряженности
где
Расстояния между смежными тяговыми подстанциями принимают не более, км:
20 | при значении | |||
25 | при значении |
7.3 Для железнодорожных линий, электрифицированных на переменном токе, расстояние между смежными тяговыми подстанциями выбирают не более:
- при системе тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ - 50 км;
- при системе тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ с усиливающим и экранирующим проводами - 65 км;
- при системе тягового электроснабжения переменного тока 2
7.4 Расстояния между смежными тяговыми подстанциями рекомендуется выбирать в такой последовательности.
На начальном этапе расчетов принимают наибольшие значения расстояния по 7.2, 7.3.
При принятых расстояниях между тяговыми подстанциями предварительно выбирают параметры системы тягового электроснабжения в соответствии с разделами 8, 9 и согласно 12.1.
Если предварительно выбранные параметры системы тягового электроснабжения не соответствуют требованиям 4.1, то принимают меньшие расстояния между подстанциями и электрические расчеты с целью проверки параметров выполняют повторно.
7.5 Если при системе тягового электроснабжения постоянного тока для большинства межподстанционных зон требуемые по результатам расчетов расстояния между тяговыми подстанциями составляют менее 7 км, то на проектируемом железнодорожном участке следует применять систему тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ.
На межподстанционных зонах системы тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ длиной менее 25 км рекомендуется применять систему тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ с усиливающим и экранирующим проводами или систему тягового электроснабжения переменного тока 2
8 Выбор мощности и количества силовых трансформаторов
8.1 Выбор мощности и количества преобразовательных трансформаторов тяговых подстанций постоянного тока
Показатели рабочего режима при выборе преобразовательных трансформаторов тяговых подстанций постоянного тока рассчитывают с использованием числового ряда
где
Значение напряжения
3,7 кВ | трехфазной мостовой; | |||
3,6 кВ | эквивалентной двенадцатифазной мостовой. |
Наибольшее эффективное значение нагрузки трансформатора
где
Наибольшие средние значения нагрузки трансформатора
Значения нагрузки трансформатора, рассчитанные по формулам (8.2), (8.3), должны удовлетворять условиям:
где
Если хотя бы одно из условий (8.4) не выполнено, требуемое количество трансформаторов
где
Коэффициент
8.2 Выбор мощности и количества масляных трансформаторов и автотрансформаторов
8.2.1 Выбор мощности и количества силовых масляных трансформаторов и автотрансформаторов, изготовленных по ГОСТ 11677, ГОСТ Р 51559, ГОСТ Р 52719, производят с использованием числового ряда
где
Расчет значений нагрузки
8.2.2 На каждом шаге
где
Превышения температур
- температура охлаждающей среды
- продолжительность нагрузки на каждом шаге
- значения нагрузки в долях номинальной мощности
Максимальные значения температуры масла в верхних слоях
где
Наибольшие средние значения нагрузки трансформатора
8.2.3 Показатели, рассчитанные по формулам (8.10)-(8.13), должны удовлетворять условиям:
где
Если любое из условий (8.14), (8.15) не выполнено, требуемое количество трансформаторов
где
Коэффициент
где
Коэффициенты
При несоблюдении условий (8.14), (8.15) для автотрансформаторов системы тягового электроснабжения переменного тока 2
8.2.4 Для тяговых подстанций постоянного тока значения нагрузки
где
Определение напряжения
8.2.5 Расчетную нагрузку трехфазных трансформаторов тяговых подстанций переменного тока определяют по токам обмоток фаз ac и bc, показанных на рисунке Б.2 (приложение Б). Значения соответствующих этим токам нагрузок
где
Для каждого из числовых рядов нагрузок
- максимальные значения температуры масла в верхних слоях
- максимальные температуры наиболее нагретой точки обмоток
- наибольшие средние значения нагрузок за период времени 1 мин.
- наибольшие средние значения нагрузок за период времени 10 мин.
Выбор количества и мощности трансформаторов осуществляют согласно 8.2.3 при наибольших значениях нагрузок
8.2.6 Для тяговых подстанций переменного тока 2
где
8.2.7 Значения нагрузки
где
9 Выбор номинального тока на выходе и количества статических преобразователей для системы тягового электроснабжения
9.1 При выборе параметров статических преобразователей для системы тягового электроснабжения постоянного тока определяют показатели их рабочего режима по данным числового ряда значений тока
9.2 Наибольшее эффективное значение тока статических преобразователей для системы тягового электроснабжения
где
Наибольшие средние значения тока
9.3 Максимальный требуемый ток
Требуемое количество
9.4 При несоблюдении условия (9.4) принимают один из следующих вариантов повышения нагрузочной способности тяговой подстанции:
- выбирают статический преобразователь для системы тягового электроснабжения с большим номинальным током;
- увеличивают количество статических преобразователей для системы тягового электроснабжения того же номинального тока.
Для принятого варианта выполняют вновь электрические расчеты и проверяют нагрузочную способность преобразовательных трансформаторов по 8.1.
10 Выбор номинального тока коммутационных аппаратов и трансформаторов тока
10.1 Номинальный ток коммутационного аппарата и трансформатора тока выбирают по максимальному значению рабочего тока при длительности его усреднения 20 мин.
Расчеты максимального рабочего тока проводят для схем и режимов системы тягового электроснабжения, при которых коммутационные аппараты и трансформаторы тока имеют наибольшую нагрузку:
- при подключении резервирующего силового оборудования;
- в ремонтных и послеаварийных режимах.
Выбор номинального тока коммутационных аппаратов и трансформаторов тока в питающей линии выполняют как при нормальном режиме, так и при наибольшем возможном количестве секций контактной сети, которые могут быть подключены к данной питающей линии в условиях эксплуатации.
Коммутационные аппараты в питающих линиях распределительного устройства 3,3 кВ выбирают на одно и то же значение номинального тока, принятого по наибольшему рабочему току из рассчитанных значений для всех питающих линий.
10.2 Для определения максимального рабочего тока в качестве первичного показателя режима коммутационного аппарата и трансформатора тока из массива результатов электрических расчетов выбирают числовой ряд с заданным шагом по времени
- питающей линии
- на выходе статических преобразователей для системы тягового электроснабжения
- в выводах a, b трехфазного трансформатора тяговой подстанции переменного тока соответственно
- в выводах секций расщепленной обмотки однофазных трансформаторов, подключенных к сборным шинам питающих линий контактной сети,
- в выводах автотрансформатора системы тягового электроснабжения переменного тока 2
10.3 Для данного числового ряда токов
где
Для числовых рядов
10.4 По ГОСТ 2585-81 (пункт 1.2) для выключателей постоянного тока, по ГОСТ Р 52565-2006 (пункт 5.1) для выключателей переменного тока, по ГОСТ Р 52726-2007 (подраздел 5.1) для разъединителей переменного тока выбирают номинальное значение тока
10.5 Для трансформаторов тока выбирают то значение номинального тока первичной обмотки
где
11 Выбор номинального тока отключения выключателей
11.1 Общие положения
11.1.1 Номинальный ток отключения выключателя выбирают, исходя из максимального значения тока короткого замыкания в главной цепи выключателя.
11.1.2 При электрических расчетах определяют токи
- на сборных шинах распределительных устройств 3,3; 27,5 и 2
- в точке присоединения питающей линии тяговой подстанции и поста секционирования к контактной сети для выключателя этой линии.
11.1.3 При расчетах учитывают максимальное количество трансформаторов и статических преобразователей для системы тягового электроснабжения, которое допускается к параллельной работе на тяговой подстанции.
11.1.4 Для двухпутной и многопутной межподстанционных зон расчеты короткого замыкании в точке присоединения питающей линии к контактной сети выполняют при отключенном выключателе соседней питающей линии (при ее наличии), присоединенной к той же секции контактной сети.
11.1.5 Токи электроподвижного состава, а также устройства регулирования выпрямленного напряжения на тяговых подстанциях постоянного тока не учитывают.
11.1.6 Для определения тока короткого замыкания в режимах и при условиях, указанных в 11.1.2-11.1.5, составляют расчетную схему системы тягового электроснабжения из схем замещения ее элементов, приведенных в приложении Б.
Режимы короткого замыкания следует рассчитывать на ЭВМ методом контурных токов или методом узловых напряжений, приведенном в В.3 (приложение В).
Для однопутных и двухпутных участков при одинаковых параметрах тяговой сети путей токи короткого замыкания в цепях выключателей допускается рассчитывать по приближенным формулам, приведенным в 11.2.
11.1.7 С использованием полученного в результате расчета максимального тока короткого замыкания в главной цепи выключателя
11.1.7.1 Для быстродействующих автоматических выключателей постоянного тока номинальный ток отключения выбирают по условию
где
11.1.7.2 Для выключателей переменного тока номинальный ток отключения выбирают по условию
где
11.2 Метод расчета максимальных токов короткого замыкания в главной цепи выключателей
11.2.1 Система тягового электроснабжения постоянного тока
11.2.1.1 Ток
где
11.2.1.2 Ток
где
Составляющую тока
где
Ток
где
Напряжение
Ток
где
11.2.1.3 Ток
где
Токи
где
11.2.2 Система тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ
11.2.2.1 Ток
где
11.2.2.2 Ток
где
Для однопутной межподстанционной зоны второе слагаемое в формуле (11.13) принимают равным нулю.
11.2.2.3 Ток
где
Токи
где
Для двухпутной межподстанционной зоны сопротивление
11.2.3 Система тягового электроснабжения переменного тока 2
11.2.3.1 Ток
где
Сопротивление
Сопротивление
Параметры формул (11.18), (11.19) определены в Б.1.2 (приложение Б).
11.2.3.2 Ток
где
Для однопутной межподстанционной зоны второе слагаемое в формуле (11.20) принимают равным нулю.
Долю тока
где
Транзитную составляющую
11.2.3.3 Ток
где
Токи
где
Сопротивление
где
12 Выбор марки, сечения и количества проводов контактной сети, проводов и кабелей питающих, отсасывающих и шунтирующих линий
12.1 Выбор сечения и количества проводов контактной сети
12.1.1 Выбор сечения и количества проводов, включая несущие тросы, производят на основе результатов электрических расчетов с учетом требований, установленных в перечислениях а), б) 4.1.3.
12.1.2 При проверке параметров контактной сети по допустимому напряжению на токоприемниках электроподвижного состава необходимые показатели рабочего режима системы тягового электроснабжения определяют на основе числовых рядов напряжений
По данным числового ряда
при
где
Для каждой межподстанционной зоны
Эти напряжения должны быть не меньше соответствующих допустимых значений по показателям таблицы 1:
-
-
Для тех путей межподстанционной зоны, для которых хотя бы одно из указанных условий не выполнено, выбирают контактную сеть с проводами большего сечения, меньшего сопротивления и/или с большим количеством проводов.
12.1.3 Проверку проводов контактной сети по нагреванию проводят для каждого пути межподстанционной зоны с использованием числовых рядов токов
Для каждого провода
Вычисляют результирующий допустимый ток
где
Определяют лимитирующий провод, которым является тот, для которого отношение
Для каждого значения из числового ряда токов
где
По значениям числового ряда токов
На основе числового ряда температур
где
Из наибольших средних температур
Полученная в итоге расчетов максимальная температура
Если указанное условие не выполнено, то для данного пути межподстанционной зоны выбирают контактную сеть с проводами большего сечения и/или с большим количеством проводов.
12.1.4 На вновь электрифицируемом участке железной дороги в пределах одной и той же межподстанционной зоны следует на всех путях применять одинаковое количество и сечение проводов контактной сети, выбранные по наибольшему значению температуры
12.2 Выбор сечения и количества проводов питающих, отсасывающих и шунтирующих линий
12.2.1 Количество и сечение проводов в питающих, шунтирующих и отсасывающих линиях выбирают по условию допустимого нагрева в соответствии с требованиями перечисления б) 4.1.3.
Выбор сечения и количества проводов питающей линии выполняют по наибольшей температуре нагрева проводов, рассчитанной как при нормальном режиме, так и при наибольшем возможном количестве секций контактной сети, которые могут быть подключены к данной питающей линии в условиях эксплуатации.
12.2.2 Расчет температуры нагрева проводов шунтирующих линий и питающих проводов системы тягового электроснабжения переменного тока 2
где
12.2.3 Числовой ряд токов
где
По значениям числового ряда токов
На основе числового ряда температур
где
Рассчитанная наибольшая температура
Если указанное условие не выполнено, то для данной линии выбирают провода большего сечения и/или увеличивают количество проводов.
12.2.4 При определении тока в проводе отсасывающей линии по формуле (12.9) для тяговой подстанции постоянного тока принимают числовой ряд токов
Для тяговых подстанций переменного тока 25 кВ числовой ряд токов
где
При выборе параметров отсасывающей линии тяговой подстанции переменного тока 2
где
12.2.5 Суммарное сечение проводов отсасывающей линии автотрансформаторного пункта выбирают по условию
где
12.2.6 Количество проводов отсасывающей линии тяговой подстанции и автотрансформаторного пункта во всех случаях должно быть не менее двух.
12.3 Выбор сечения и количества кабелей питающих и отсасывающих линий
12.3.1 Для определения максимальной рабочей нагрузки кабеля выбирают числовой ряд токов
- для питающей линии числовой ряд токов
- для отсасывающей линии соответствующий числовой ряд токов, указанный в 12.2.4.
12.3.2 На основе числового ряда токов
где
12.3.3 Сечение и количество кабелей питающей и отсасывающей линии выбирают по условию
где
13 Выбор марки, сечения и количества проводов сборных и соединительных шин распределительных устройств тяговых подстанций и линейных устройств системы тягового электроснабжения
13.1 Марку, сечение и количество проводов (проводников) сборных и соединительных шин распределительных устройств выбирают по максимальному рабочему току, равному наибольшему среднему за время 20 мин. суммарному току всех присоединенных к этим шинам питающих линий. Сечение и количество проводов системы сборных шин определяют по наибольшему рабочему току секции или фазы сборных шин.
13.2 Для определения максимального рабочего тока из массива промежуточных результатов электрических расчетов, выполненных с шагом по времени
По значениям указанных токов рассчитывают числовой ряд суммарной нагрузки проверяемых шин
где
13.3 На основе числового ряда
где - количество элементов числового ряда токов .
13.4 Сечение и количество проводов (проводников) проверяемой шины выбирают по условию
где
Таблица 3 - Допустимый длительный ток для неизолированных проводов, используемых в распределительных устройствах
Номинальное сечение, мм | Ток, А, провода марки | |||
провода | стального сердечника провода марки АС | АС | А | М |
95 | - | - | - | 470 |
120 | 19 | 440 | 430 | 540 |
27 | 435 | |||
150 | 19 | 495 | 500 | 625 |
24 | 500 | |||
34 | ||||
185 | 24 | 590 | 570 | 720 |
29 | 580 | |||
43 | 590 | |||
240 | 32 | 700 | 680 | 840 |
39 | 705 | |||
56 | ||||
300 | 39 | 805 | 770 | 960 |
48 | 800 | |||
66 | 790 | |||
330 | 30 | 860 | - | - |
43 | ||||
350 | - | - | 865 | 1085 |
400 | 22 | 950 | 930 | 1170 |
51 | 960 | |||
64 | 955 | |||
450 | 56 | 1020 | 1020 | - |
500 | 27 | 1080 | 1100 | - |
64 | 1105 | |||
550 | 71 | 1190 | 1160 | - |
600 | 72 | 1230 | 1220 | - |
650 | - | - | 1290 | - |
700 | 86 | 1380 | 1360 | - |
Таблица 4 - Допустимый длительный ток для алюминиевых шин прямоугольного сечения
Размеры, мм | Ток*, А, при количестве полос на полюс или фазу | |||
1 | 2 | 3 | 4 | |
15 | 165 | - | - | - |
20 | 215 | - | - | - |
25 | 265 | - | - | - |
30 | 365/370 | - | - | - |
40 | 480 | -/855 | - | - |
40 | 540/545 | -/965 | - | - |
50 | 665/670 | -/1180 | -/1470 | - |
50 | 740/745 | -/1315 | -/1655 | - |
60 | 870/880 | 1350/1555 | 1720/1940 | - |
80 | 1150/1170 | 1630/2055 | 2100/2460 | - |
100 | 1425/1455 | 1935/2515 | 2500/3040 | - |
60 | 1025/1040 | 1680/1840 | 2180/2330 | - |
80 | 1320/1355 | 2040/2400 | 2620/2975 | - |
100 | 1625/1690 | 2390/2945 | 3050/3620 | - |
120 | 1900/2040 | 2650/3350 | 3380/4250 | - |
60 | 1155/1180 | 2010/2110 | 2650/2720 | - |
80 | 1480/1540 | 2410/2735 | 3100/3440 | - |
100 | 1820/1910 | 2860/3350 | 3650/4160 | 4150/4400 |
120 | 2070/2300 | 3200/3900 | 4100/4860 | 4650/5200 |
* В числителе приведены значения переменного тока, в знаменателе - постоянного. |
Таблица 5 - Допустимый длительный ток для медных шин прямоугольного сечения
Размеры, мм | Ток*, А, при количестве полос на полюс или фазу | |||
1 | 2 | 3 | 4 | |
15 | 210 | - | - | - |
20 | 275 | - | - | - |
25 | 340 | - | - | - |
30 | 475 | - | - | - |
40 | 625 | -/1090 | - | - |
40 | 700/705 | -/1250 | - | - |
50 | 860/870 | -/1525 | -/1895 | - |
50 | 955/960 | -/1700 | -/2145 | - |
60 | 1125/1145 | 1740/1990 | 2240/2495 | - |
80 | 1480/1510 | 2110/2630 | 2720/3220 | - |
100 | 1810/1875 | 2470/3245 | 3170/3940 | - |
60 | 1320/1345 | 2160/2485 | 2790/3020 | - |
80 | 1690/1755 | 2620/3095 | 3370/3850 | - |
100 | 2080/2180 | 3060/3810 | 3930/4690 | - |
120 | 2400/2600 | 3400/4400 | 4340/5600 | - |
60 | 1475/1525 | 2560/2725 | 3300/3530 | - |
80 | 1900/1990 | 3100/3510 | 3990/4450 | - |
100 | 2310/2470 | 3610/4325 | 4650/5385 | 5300/6060 |
120 | 2650/2950 | 4100/5000 | 5200/6250 | 5900/6800 |
* В числителе приведены значения переменного тока, в знаменателе - постоянного. |
Допустимые токи, приведенные в таблицах 4 и 5, при расположении шин прямоугольного сечения плашмя уменьшают на 5% для шин с шириной полос до 60 мм и на 8% для шин с шириной полос более 60 мм.
Приложение А
(рекомендуемое)
Методика тяговых расчетов при выборе основных параметров систем тягового электроснабжения
А.1 Основные уравнения
А.1.1 Интегрирование уравнений движения поезда в конечных приращениях
Расчеты зависимостей от времени тока, скорости движения и координаты расположения поезда на участке проводят по шагам при равномерном приращении времени
Значения скорости
где
Результирующую удельную силу
где
Основное удельное сопротивление движению поезда
где
Дополнительное удельное сопротивление движению
где
Результирующую удельную силу
Результирующую удельную силу
где
грузовой | 200; | |||
пассажирский | 450; | |||
электропоезд | 600. |
А.1.2 Определение силы тяги и тока электроподвижного состава
Метод расчета силы тяги
В массиве тяговых и токовых характеристик электровоза (электропоезда) выбирают звено
где
До проведения электрических расчетов напряжение
На основе результатов выполненных предварительно электрических расчетов напряжение контактной сети
при
где
В зависимости от режима ведения поезда, определяемого согласно А.2, позицию регулирования
Для электровозов (электропоездов) со ступенчатым регулированием силы тяги максимальное значение
Для электроподвижного состава с плавным регулированием силы тяги принимают
При значении индекса
При значении позиции регулирования
где
Ограничивающую силу тяги по сцеплению или току
Токи
где
А.2 Порядок выполнения расчетов
А.2.1 На предварительном этапе в соответствии с рисунком А.1 инициализируют расчетные параметры и задают начальные условия, соответствующие
- начальная скорость движения поезда
- исходная координата положения поезда на участке
Рисунок А.1 - Схема алгоритма выбора режима ведения поезда
А.2.2 При входе 1 в главный цикл расчета осуществляют выбор номера
где
Координату
Определяют номер
где
Определяют номер
где
А.2.3 Выбирают ближайшую предстоящую координату
Если на предстоящей станции
Если целевая скорость
Для режима выбега скорость
где
Для режима торможения скорость
где
Параметры формул (А.20)-(А.25) определены в А.1.1. В качестве начальных условий принимают
А.2.4 Для каждого отрезка пути с допустимой скоростью
Нижнюю границу коридора регулирования скорости
где
- для грузовых поездов - 15 км/ч;
- для пассажирских и пригородных поездов - 10 км/ч;
- для скоростных пассажирских поездов - 2 км/ч.
А.2.5 На основе рассчитанных по А.2.2-А.2.4 параметров выбирают режим управления движением поезда посредством изменения позиции регулирования силы тяги
1 | тяга; | |||
0 | выбег; | |||
минус 1 | торможение. |
Если текущая скорость
Если скорость
На каждом шаге
Переход в режим торможения осуществляют при одновременном выполнении условий:
А.2.6 В зависимости от выбранного режима движения поезда, как показано на рисунке А.2, рассчитывают результирующую удельную силу
Рисунок А.2 - Схема алгоритма определения основных параметров движения поезда
В режиме тяги для электроподвижного состава с плавным регулированием силы тяги предварительно определенное значение позиции
Рисунок А.3 - Схема алгоритма уточнения позиции управления силой тяги
Для режима тяги ток
А.2.7 В финальной части главного цикла, соответствующей точке входа 4 на рисунке А.2, вычисляют значения скорости
Заполняют массивы промежуточных результатов, полученных на данном шаге расчетов
Результирующий ток
где
Активную и реактивную составляющие
где
В токе
Выход из главного цикла расчетов в зависимости от вновь рассчитанного значения координаты
где
А.2.8 На заключительном этапе определяют целевые результаты расчета, указанные в 5.2.
На основе промежуточных результатов расчетов формируют массив усредненных с заданным шагом по времени
где
Количество
Расходы активной электроэнергии
________________
* Формула соответствует оригиналу. - .
Значения индекса
Приложение Б
(справочное)
Схемы замещения элементов систем тягового электроснабжения и определение их параметров
Б.1 Схемы замещения тяговых подстанций
Б.1.1 Тяговые подстанции постоянного тока
Б.1.1.1 Схема замещения тяговой подстанции постоянного тока изображена на рисунке Б.1.
БУ - базисный узел;
СШ 3,3 кВ - сборные шины распределительного устройства 3,3 кВ
Рисунок Б.1 - Схема замещения тяговой подстанции постоянного тока
Значение ЭДС
Сопротивление
где
- при трехфазной мостовой схеме
- при эквивалентной двенадцатифазной мостовой схеме
Идеальный вентиль VD обусловливает при расчетах необходимость отключения ветви тяговой подстанции при изменении направления выпрямленного тока
Б.1.1.2 Для тяговых подстанций, на которых в работе находятся устройства регулирования выпрямленного напряжения
Отношение
где
Отношение
где
Эквивалентное сопротивление
где
Указанное сопротивление
где
- при трехфазной мостовой схеме
- при эквивалентной двенадцатифазной мостовой схеме
Максимальное значение выпрямленного тока
Б.1.2 Тяговые подстанции переменного тока 25 кВ
Схема замещения тяговой подстанции переменного тока 25 кВ в соответствии с рисунком Б.2 имеет следующие параметры:
- система трехфазных симметричных ЭДС
- эквивалентное сопротивление
- сопротивления
- сопротивление
Составляющие сопротивления
где
Сопротивление
где
БУ - базисный узел; ПЛ - питающие линии; СШ1, СШ2 - секции сборных шин распределительного устройства 27,5 кВ
Рисунок Б.2 - Схема замещения тяговой подстанции переменного тока
Сопротивление
где
Б.1.3 Тяговые подстанции переменного тока 2
Схема замещения тяговой подстанции переменного тока 2
Источник напряжения
БУ - базисный узел;
СШ1-К, СШ1-П, СШ2-К, СШ2-П - секции сборных шин питающих линий контактной сети и питающего провода в распределительном устройстве 2
ПЛ КС, ПЛ ПП - питающие линии контактной сети и питающего провода
Рисунок Б.3 - Схема замещения тяговой подстанции переменного тока 2
Сопротивления
Сопротивления
Б.2 Схемы замещения тяговой сети
Б.2.1 Тяговая сеть системы тягового электроснабжения постоянного тока
Расчетными параметрами тяговой сети системы тягового электроснабжения постоянного тока являются:
- погонное сопротивление параллельно соединенных проводов одного пути
- доля тока в каждом
- погонное сопротивление рельсовой сети
Сопротивление контактной сети
где
Сопротивление
Сопротивление
где
Долю
Сопротивление
где
Сопротивление
0,0254 | для рельсов типа Р65; | |||
0,0218 | для рельсов типа Р75. |
Схема замещения тяговой сети системы тягового электроснабжения постоянного тока приведена на рисунке Б.4.
ТП-А, ТП-Б - тяговые подстанции; ППС - пункт параллельного соединения контактных сетей; ПС - пост секционирования; СШ 3,3 кВ - сборные шины распределительного устройства 3,3 кВ; К1, К2 - эквивалентные провода контактной сети 1-го и 2-го путей; РС - рельсовая сеть; БУ - базисный узел
Рисунок Б.4 - Схема замещения тяговой сети системы тягового электроснабжения постоянного тока
При любом количестве
Погонные сопротивления эквивалентных проводов тяговой сети используют для расчета сосредоточенных сопротивлений между узлами схемы замещения, соответствующих расположению в межподстанционной зоне линейных устройств и нагрузок
Эквивалентные провода контактной сети соединены со сборными шинами распределительных устройств 3,3 кВ тяговых подстанций и поста секционирования через сопротивления питающих линий
где
Расчетную схему питания и секционирования контактной сети формируют исключением (или бесконечным значением) сопротивлений
Б.2.2 Тяговая сеть систем тягового электроснабжения переменного тока
Б.2.2.1 Параметрами обобщенной схемы замещения тяговой сети переменного тока, представленной на рисунке Б.5 для системы тягового электроснабжения переменного тока 2
- собственные сопротивления эквивалентных контактных сетей путей (контуров "эквивалентный провод - рельсовая сеть")
- то же питающих проводов
- полные сопротивления взаимной индуктивности между эквивалентными проводами
- доли токов (коэффициенты токораспределения) в каждом отдельном проводе
ТП-А, ТП-Б - тяговые подстанции; АТП-1, АТП-2 - автотрансформаторные пункты; СШ1-К, СШ1-П, СШ2-К, СШ2-П - секции сборных шин питающих линий контактной сети и питающего провода в распределительном устройстве 2
Рисунок Б.5 - Схема замещения тяговой сети системы тягового электроснабжения переменного тока 2
Перечисленные параметры при любом количестве и расположении проводов на опорах определяют на основе решения матричного уравнения
где
Полное сопротивление
где
Активное сопротивление провода
где
1,15 | при номинальном сечении до 95 мм | |||
1,05 | при номинальном сечении от 120 до 300 мм |
Активное сопротивление рельсовой нити
0,20 | для рельсов типа Р65; | |||
0,18 | для рельсов типа Р75. |
Радиус
где
Эквивалентный радиус
0,1114 | для рельсов типа Р65; | |||
0,1186 | для рельсов типа Р75. |
Внутреннее индуктивное сопротивление
- для рельсовых нитей - 0,75
- для биметаллических сталемедных проводов - по ГОСТ 4775-91 (пункт 7 приложения);
- для остальных проводов - 0,0157 Ом/км.
Собственное сопротивление любого эквивалентного провода, например контактной сети пути
Сопротивление
Полное сопротивление взаимной индуктивности между двумя эквивалентными проводами, например
где
Сопротивление
Б.2.2.2 Сопротивления
где
Эквивалентный радиус
где
Источники тока
Падение напряжения в автотрансформаторах системы тягового электроснабжения переменного тока 2
Сопротивление
Б.2.2.3 Расчетная схема тяговой сети системы тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ имеет тот же вид и те же параметры, что на рисунке Б.5, но без эквивалентных питающих проводов П1, П2 и всех присоединенных к ним элементов с сопротивлениями
Для наиболее распространенного случая двухпутных участков при электрических расчетах системы тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ используют сопротивления
Сопротивление
При наличии в контактной сети первого пути, например контактного провода С1, несущего троса Т1, усиливающего провода У1; в контактной сети второго пути контактного провода С2, несущего троса Т2, а также рельсовых нитей Р1, Р2, Р3, Р4 подматрицы в формуле (Б.28) имеют вид
Сопротивления, Ом/км, в выражениях (Б.29)-(Б.32) рассчитывают по формуле (Б.19) за исключением сопротивлений, расположенных на главных диагоналях подматриц в выражениях (Б.29), (Б.30), которые рассчитывают по формуле (Б.18).
Сопротивления
Полное сопротивление
Приложение В
(рекомендуемое)
Определение параметров рабочего режима систем тягового электроснабжения на основе моделирования графика движения поездов
В.1 Формирование графика движения поездов
В качестве исходных данных для построения графика движения поездов используют массив
- координату положения поезда на участке в моменты времени
- ток поезда (для электроподвижного состава переменного тока комплексное значение)
Для определения моментов времени прохождения поезда по каждой станции
где
Расчетный график движения поездов по каждому пути
- индекс типа поезда
- указатель направления движения
- индекс начальной станции движения
- индекс конечной станции
- таблица моментов прибытия
Момент отправления
где
Моменты прибытия
где
Корректность линий хода
где
Корректность линий хода
где
При несоблюдении условий (В.6)-(В.8) увеличивают время отправления
В.2 Порядок действий при моделировании
В.2.1 На подготовительном этапе расчета параметров режима систем тягового электроснабжения, как показано на рисунке В.1, формируют график движения поездов согласно В.1.
График движения поездов моделируют в заданном интервале времени от
В.2.2 В указанной процедуре согласно рисунку В.2 циклически рассматривают все нитки графика
Каждой нитке графика
- текущую координату расположения поезда на участке
- ток электроподвижного состава (при переменном токе комплексное значение)
- индекс ближайшей станции по ходу движения
- счетчик тактов времени стоянок
- признак стоянки поезда
|
Рисунок В.1 - Алгоритм расчета интегральных показателей
Рисунок В.2 - Схема алгоритма перемещения поездов в модели графика движения
На шаге 1 цикла (см. рисунок В.2) по данным рассматриваемой нитки графика
В начальный момент времени моделирования
На шаге 4 определяют индекс
где
Номер
Если поезд вышел за пределы участка движения, что соответствует условию
то признаку стоянки поезда
На шаге 7 для рассматриваемого поезда принимают значения координаты расположения на участке
Дальнейшие действия выполняют, если поезд уже достиг ближайшей по ходу движения станции
Если номер такта времени
где
В.2.3 По завершении описанной выше процедуры перемещения всех поездов на данном шаге
- сборные шины распределительных устройств тяговых подстанций и постов секционирования;
- точки подключения к контактной сети пунктов параллельного соединения контактной сети, автотрансформаторных пунктов и других устройств.
В контактную сеть включают дополнительные узлы, соответствующие текущему расположению
Например, ток
где
Собственные сопротивления
где
ТП-А, ТП-Б - тяговые подстанции; ПС - пост секционирования; БУ - базисный узел
Рисунок В.3 - Мгновенная расчетная схема межподстанционной зоны системы тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ
Длину участка, например
где
Сопротивления
В.2.4 Токи и напряжения в мгновенной расчетной схеме системы тягового электроснабжения определяют, например, методом узловых напряжений, приведенным в В.З. При условиях, указанных в В.2.4.1-В.2.4.3, расчет схемы производят повторно.
В.2.4.1 Если для каких-либо тяговых подстанций постоянного тока получено отрицательное значение выпрямленного тока
В.2.4.2 Для тех тяговых подстанций постоянного тока, на которых работают устройства регулирования выпрямленного напряжения, указанные в Б.1.1.2 (приложение Б), при первом расчете значение ЭДС
где
Если полученный в ходе первого расчета выпрямленный ток
где
Ток
При условии
При отсутствии устройств регулирования напряжения на тяговой подстанции ток
В.2.4.3 При системах тягового электроснабжения переменного тока мгновенную схему рассчитывают итерационно при корректировке углов задающих комплексных токов в узлах.
На любом шаге
где
Угол
где
На начальном шаге итерации принимают
где
Расчеты повторяют до тех пор, пока для всех узлов
В.2.5 На данном шаге
- на выходе статических преобразователей для системы тягового электроснабжения
- нагрузки понижающих трансформаторов тяговых подстанций постоянного тока
- в выводах 27,5 кВ трехфазных трансформаторов тяговых подстанций переменного тока 25 кВ
- в секциях расщепленных вторичных обмоток однофазных трансформаторов
- в обмотках автотрансформаторов системы тягового электроснабжения переменного тока 2
- в питающих линиях тяговых подстанций и постов секционирования
По результатам расчетов напряжений узлов мгновенной схемы заполняют числовые ряды следующих значений напряжения, В:
- на сборных шинах питающих линий контактной сети тяговых подстанций
- на токоприемниках электроподвижного состава каждого поезда
Значение напряжения
где
Вместе с указанным значением напряжения в числовой ряд помещают текущую координату расположения поезда на участке
В.2.6 После окончания процесса моделирования графика движения поездов на основе данных числовых рядов токов и напряжений рассчитывают интегральные показатели режима работы системы тягового электроснабжения, указанные в 6.1, в соответствии с методикой, изложенной в разделах 8-10, 12, 13.
В.3 Расчет схемы замещения методом узловых напряжений
Напряжения
где
Матрицу
где
В качестве элементов | |
1 | если узел |
минус 1 | если узел |
0 | если узел |
Матрицу
где
Токи
Приложение Г
(рекомендуемое)
Метод расчета температуры нагрева и допустимого длительного тока проводов контактной сети и воздушных линий
Г.1 Расчет температуры нагрева провода
При расчетах температуры нагрева провода используют числовой ряд значений тока в проводе
Соответствующие числовому ряду тока
где
Установившуюся температуру перегрева
где
Сопротивление
Сопротивление
где
Диаметр
где
Коэффициент теплоотдачи
Коэффициент теплоотдачи
где
Коэффициент теплопроводности воздуха
В формулах (Г.10), (Г.11) параметр
Коэффициент теплоотдачи
где
Теплоемкость
где
390 | для меди и бронзы; | |||
910 | для алюминия; | |||
470 | для стали. |
Г.2 Определение допустимого длительного тока провода
Допустимый длительный (20 мин и более) ток провода
где
Коэффициент теплоотдачи
Библиография
[1] | Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации (утверждены Приказом Министерства транспорта Российской Федерации от 21 декабря 2010 г. N 286) |
УДК 621.331.006.013:006.354 | ОКС 29.280 | ОКП 318531 |
Ключевые слова: системы тягового электроснабжения, контактная сеть, тяговые подстанции, силовые трансформаторы, статические преобразователи, электроподвижной состав |
Электронный текст документа
и сверен по:
, 2017