Меню

Сопротивление тяговой подстанции постоянного тока

Расчет сопротивлений тяговой подстанции

Сопротивления тяговых подстанций А и В принимают одинаковыми и вычисляют по формуле:

где U — напряжение на выводах тяговой обмотки трансформатора, кВ; Sc — мощность короткого замыкания на вводах в подстанцию, МВ·А; Sт — номинальная мощность трансформатора, МВ·А; nт — число включенных трансформаторов; uк — напряжение короткого замыкания трансформатора, %; з — заводской допуск на величину uк .

Рисунок 5 ? Графики токов, напряжений и сопротивлений, измеряемых защитами выключателей, при двухстороннем питании двухпутного участка:

а) для выключателя QA; б) для выключателя QПВ

Рисунок 6 ? Графики токов, напряжений и сопротивлений, измеряемых защитами выключателей, при узловой схеме питании двухпутного участка:

а) для выключателя QA1; б) для выключателя QПВ1

Сопротивление подстанций вычисляют для режима максимума и режима минимума энергосистемы ЭНС. В режиме максимума принимают: U=27,5 кВ; з = +0,05; = 1. Если по заданию первичная обмотка трансформатора имеет напряжение 220 кВ, то принимают uк =11,4 %, если эта обмотка имеет напряжение 110 кВ, то uк = 9,4 %. Мощность короткого замыкания Sc в режиме максимума задана в таблице 1.

В режиме минимума энергосистемы принимают: U = 27,2 кВ; з = –0,05; nт = 1. Если по заданию первичная обмотка трансформатора имеет напряжение 220 кВ, то принимают uк = 13,4 %, если эта обмотка имеет напряжение 110 кВ, то uк = 11,4 %.

Мощность короткого замыкания в режиме минимума вычисляют по формуле:

где Xc ? сопротивление энергосистемы (таблица 1), Ом, при базовом напряжении Uб , кВ, которое принимается по заданию равным 27,5 кВ.

Пример 1Вычислить сопротивление подстанции с тяговыми трансформаторами ТДТНЭ-40000/110 в минимальном и максимальном режимах. В минимальном режиме сопротивление Xc энергосистемы, приведенное к базовому напряжению 27,5 кВ, равно 1,25 Ом. В максимальном режиме мощность короткого замыкания на вводах в подстанцию равна Sc =2000 МВ·А.

Для минимального режима по формуле (2) находим:

Используя формулу (1), находим для минимального режима при U = =27,2 кВ; uк =11,4 %:

Сопротивление этой же подстанции в максимальном режиме при Sc = =2000 МВ·А, U=27,5 кВ, uк =9,4 % равно:

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Источник

Сведения о тяговых подстанциях постоянного тока

Система постоянного тока была первой системой в России, по которой началась в 1929 г. электрификация железных дорог. Длина первого электрифицированного участка Москва-Мытищи составила 17,7 км. В настоящее время эксплуатационная длина электрифицированных на постоянном токе железнодорожных линий составляет около 20 тыс.км, питание которых осуществляют около 1000 тяговых подстанций. Общая протяженность железнодорожных линий страны, электрифицированных на постоянном и переменном токе, приближается к 40 тыс.км.
На рис. 1 приведена схема участка железной дороги, электрифицированной на постоянном токе напряжением 3 кВ.
Тяговая подстанция получает электроэнергию по ЛЭП-110 кВ. Трансформатор Т понижает напряжение 110 кВ до 10 кВ, которое служит для питания преобразовательных агрегатов, обеспечивающих электроэнергией постоянного тока электроподвижной состав ЭПС. От шин 10 кВ осуществляется электроснабжение нетяговых потребителей НП, линейных потребителей, расположенных вдоль участка железной дороги, по воздушной линии продольного электроснабжения ВЛ ПЭ 10 кВ, и собственных нужд тяговой подстанции через трансформатор собственных нужд Тт. Собственные нужды подстанции включают в себя устройства управления, сигнализации, защиты, отопления, освещения, вентиляции и другие, которые обеспечивают работу подстанции в различных режимах.

Читайте также:  Трансформатор тока в саратове

Рис. 1. Упрощенная схема питания тяги и нетяговых потребителей от ТП постоянного тока
От шин собственных нужд 0,4 кВ питаются также устройства СЦБ (сигнализации, централизации, блокировки) через повышающий трансформатор ТСЦБ.
Трехфазная воздушная линия ВЛ СЦБ 10 кВ прокладывается вдоль железной дороги от одной тяговой подстанции до другой.
К ней подключаются через однофазные трансформаторы сигнальных точек автоблокировки ТСТА релейные шкафы СЦБ, обеспечивающие питание сигнальных ламп светофоров. При отключении питания релейного шкафа через Тстд в работу автоматически включается резервный трансформатор ТСТАр и восстанавливается питание от линии продольного электроснабжения ВЛ СЦБ 10 кВ.
Вдоль трассы железной дороги расположено много нетяговых железнодорожных потребителей электрической энергии. К ним относятся установки, принадлежащие всем службам дороги, механизмы и инструменты, для работы которых необходима электроэнергия, а также освещение станций, переездов и других объектов. Кроме того электрической энергией снабжаются некоторые промышленные и сельскохозяйственные объекты, расположенные по обе стороны железной дороги. Для питания всех перечисленных потребителей, как указывалось выше, вдоль железной дороги на опорах контактной сети прокладывается трехфазная воздушная линия продольного электроснабжения ВЛПЭ 10 кВ. Для понижения напряжения 10 кВ до уровня, необходимого потребителю, используются трансформаторы комплектных трансформаторных подстанций ТКТП в однофазном или трехфазном исполнении.
Основным потребителем электроэнергии от тяговой подстанции является электроподвижной состав ЭПС. Для его питания на тяговых подстанциях применяются преобразовательные агрегаты, состоящие из преобразовательного трансформатора Тпд и выпрямителя UD. Пониженное трансформатором Тпл до 3 кВ напряжение выпрямляется выпрямителем UD и подается на шины 3,3 кВ тяговой подстанции.
Тяговая сеть перегона между подстанциями состоит из контактной сети и рельса. Контактная сеть соединена питающей линией через быстродействующий выключатель QF3 с шиной «плюс», а рельсы — отсасывающей линией с шиной «минус» тяговой подстанции Таким образом, если включен выключатель QF3 питающей линии контактной сети, то в тяговую сеть перегона, т.е. между контактной сетью и рельсом будет подано выпрямленное напряжение 3,3 кВ постоянного тока. Машинист, подняв на ЭПС токоприемник и включив выключатель QF4, соберет цепь тока через тяговые двигатели М, после этого ЭПС начнет движение. Участки контактной сети перегонов и станций отделяются друг от друга изолирующими сопряжениями ЯС, и ИС2, которые обеспечивают беспрепятственный проход
токоприемника с одной секции контактной сети на другую, электрически изолированную от нее, без перерыва питания ЭПС.
Система постоянного тока получила широкое применение для электрической тяги в городском и промышленном электротранспорте, а также для железнодорожного транспорта на первом этапе его электрификации из-за значительных преимуществ двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением по тяговым и скоростным характеристикам. Современный уровень техники позволяет изготовлять тяговые двигатели на напряжение до 1650 В. При включении двух двигателей последовательно напряжение тяговой сети составляет 3,3 кВ. Такое низкое напряжение тяговой сети этой системы при возрастающей мощности электровозов приводило к значительному увеличению тока в тяговой сети, повышению потерь электроэнергии и напряжения, увеличению площади сечения проводов контактной сети, а опорные конструкции, на которых подвешиваются эти провода, получаются тяжелыми и дорогими. Среднее расстояние между тяговыми подстанциями составляет 20 км, а на особо грузонапряженных участках 15-18 км. Недостатком системы постоянного тока является разрушающее влияние на подземные металлические сооружения (трубопроводы, кабели, фундаменты опор и т.д.) блуждающих токов, которые стекают с тягового рельса в землю между ЭПС и тяговой подстанцией и возвращаются на подстанцию по земле, и подземным сооружениям и рельсовым цепям железной дороги.
Указанные недостатки системы постоянного тока явились в свое время тормозом для ее дальнейшего применения при электрификации железных дорог.

Читайте также:  Вольт амперная характеристика для источника постоянного тока

Источник

Параметры тяговых подстанций

date image2014-02-09
views image1990

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Схема замещения тяговой сети постоянного тока

Схема питания контактной сети постоянного тока приведена на рис.14.4. Вычисление параметров короткого замыкания для любых расчетных схем питания осуществляется на основе схем замещения. На рисунке 14.5 показана преобразованная схема замещения контактной сети.

На рис.14.4 и рис.14.5 приняты следующие условные обозначения:

Uрас — расчетное напряжение тяговых подстанций, В;

Uд — падение напряжения в дуге, В;

RпА, RпВ — внутренние сопротивления подстанций А и В, Ом;

Rк1, Rк2, RАС — результирующие сопротивления контактной сети всех путей между узловыми точками на неповрежденных участках межподстанционной зоны, Ом;

R’к2, R»к2 — сопротивления контактной сети первого пути на поврежденном участке между точкой короткого замыкания К и соответственно левой и правой узловыми точками, Ом;

RСК, RСВ, RКВ — преобразованные сопротивления контактной сети на поврежденном участке между двумя смежными узловыми точками, Ом;

RРА, RРВ — сопротивления рельсовой цепи от места короткого замыкания до тяговых подстанций А и В соответственно, Ом;

Rтгз — сопротивление троса группового заземления, Ом;

Rз — переходное сопротивление в месте падения провода на землю, Ом;

RА, RВ, RК — результирующие сопротивления расчетной схемы, Ом.

Параметры тяговых подстанций постоянного тока учитывают в схеме замещения контактной сети их сопротивлением Rп и расчетным напряжением Upac на шинах выпрямленного тока. Для определения этих величин составлена схема замещения тяговой подстанции (рис. 14.6) и внешняя характеристика выпрямителя (рис. 14.7):

Сопротивление тяговой подстанции Rп вычисляется по формуле:

где — внутреннее сопротивление подстанции, Ом;

— сопротивление сглаживающего устройства, Ом;

— сопротивление отсасывающего фидера, Ом.

Внутреннее сопротивление подстанции вычисляется по выражению:

где А — коэффициент относительного наклона внешней характеристики преобразовательного агрегата;

— суммарное напряжение КЗ тяговой подстанции, выраженное в относительных единицах;

— номинальное напряжение на шинах выпрямленного тока, В;

— число включенных в работу выпрямительных агрегатов;

— номинальный ток одного выпрямительного агрегата, А;

, — номинальные мощности первичных обмоток соответственно тягового (преобразовательного) и понизительного трансформаторов, ΜВ·А;

— мощность короткого замыкания на вводах в тяговую подстанцию, МВ·А;

, — напряжения короткого замыкания соответственно тягового и понизительного трансформаторов;

— число включенных в работу понизительных трансформаторов.

Коэффициент А принимают равным для шестипульсовых выпрямителей 0,5 и для двенадцатипульсовых выпрямителей 0,26.

Номинальное напряжение Uн принимают равным 3300 В.

Мощность короткого замыкания Sc задается энергосистемой.

Номинальные мощности и напряжения короткого замыкания трансформаторов, а также величину номинального тока преобразовательного агрегата принимают по справочным данным. Для тяговых (преобразовательных) трансформаторов инверторов используются параметры выпрямительного режима. Данные для некоторых типов трансформаторов приведены в таблицах 14.2 и 14.3, в которых обозначения В, С, Η относятся к обмоткам соответственно высшего, среднего и низшего напряжений, а Uтс — номинальное напряжение сетевой обмотки преобразовательного трансформатора.

Для сглаживающего устройства допускается принимать Rcy = 0,02 Ом.

Читайте также:  Рассмотреть цепи переменного тока напряжение

Сопротивление отсасывающего фидера вычисляют по формулам расчета сопротивлений проводов (п.8.2.4). При отсутствии данных об отсасывающем фидере (тип провода) допускается принимать Rоф = 0,02 Ом.

Характеристики понизительных трансформаторов

Тип трансформатора Sп, Uн, кВ uкп, в-н, %
МВ·А В С Н макс. ср. мин.
ТДТН-10000/110-70 38,5 6,6 18,9 14,1
ТДТН-25000/110-76У1 38,5 6,6;11 18,1 15,9
ТДТН-40000/110-67У1 38,5 11,1 10,5 9,6
ТД-10000/35-74У1 38,5 6,3; 11 8,3 7,5 6,8
ТД-16000/35-74У1 38,5 6,3; 10,5 7,3 8,0 8,8

Характеристики тяговых (преобразовательных) трансформаторов

Тип трансформатора Sт, МВ·А Uтс, кВ uкт, % IdN, А
УТМРУ-6300/35Ж 3,7 6,3;10,5 7,7
3,7 8,2
ТМПУ-6300/35ЖУ1 4,64 7,2
4,64 9,5
ТДП-16000/10ЖУ1 11,6 10,5 7,5
ТДПУ-20000/35 Ж 11,3 7,6
ТРДП-12500/10ЖУ1 11,4 6;10 8,0

Расчетное напряжение Upac тяговой подстанции находится по формуле:

где — допуск на величину отклонения напряжения на вводах в тяговую подстанцию;

— коэффициент загрузки неповрежденных путей.

Допустимое отклонение напряжения принимают равным aн = 0,05 со знаком плюс для режима максимума и со знаком минус для режима минимума энергосистемы. Для однопутного участка принимают = 0,5, для многопутных кнп принимают от 0,75 до 1.

Источник



Сопротивление тяговой сети постоянного тока

Поскольку рельсы не изолированы от земли, то тяговый ток протекает и по земле. Это обстоятельство оказывает существенное влияние на сопротивление тяговой сети.

Модель протекания тока по рельсам и земле показана на рис. 2.5. Сопротивление рельсов представляется в виде последовательной цепи rр, Ом/км. Переходное сопротивление «рельс – земля» представляется в виде цепочки параллельных элементов rп, Ом∙км.

Рис. 2.5. Модель протекания тока по рельсам и земле (система электроснабжения постоянного тока): 1 – тяговая подстанция; 2 – нагрузка (электровоз); 3 – контактная сеть; 4 – рельсы; 5 – переходное сопротивление; 6 – проводник (с сопротивлением, равным нулю), заменяющий землю

Этот же потенциал можно выразить как

Приращение тока в рельсах

При Dх®0 для выражения (2.8)

(знак “–” означает, что с увеличением “x” ток в рельсах падает).

Возьмем производную от выражения (2.10)

Подставим выражение (2.11) в формулу (2.12) и получим:

Из соотношения (2.13) имеем:

Общее решение выражения (2.14) имеет вид:

Из формулы (2.10) получим:

здесь α – сопротивление, учитывающее сопротивление рельсов и переходное сопротивление на землю.

Подставив m в выражение (2.16а), получим:

В соответствии с требованиями [1] А1 = А2 = 0 и В1 = В2 = .

Подставив значения коэффициентов в выражения (2.15) и (2.16а), получим:

Сопротивление проводов контактной подвески (на 1 км) можно определить, Ом/км, как

где rк – удельное сопротивление контактного (или другого) провода, Ом×мм 2 /км;

S – площадь поперечного сечения провода, мм 2 .

Сопротивление тяговой сети (на 1 км) принимается с учетом числа, материала, схемы соединения проводов и сопротивления рельсов.

Сопротивление рельсов определяется по формуле (2.20). В этом случае нужно знать удельное сопротивление стали. Однако чаще это сопротивление рассчитывают в зависимости от веса одного погонного метра рельса следующим образом.

Сначала определяется масса, кг/м,

где Sр – площадь поперечного сечения, мм 2 ;

7,83 – удельная масса рельсовой стали, г/см 3 .

Приняв удельное сопротивление рельсовой стали равным 210 Ом×мм 2 /км

и подставив в формулу (2.20) значение Sp из выражения (2.21), получим сопротивление 1 км одиночного рельса (без учета сопротивления стыков), Ом/км:

Увеличив сопротивление рельсов за счет стыков на 20 % при длине рельса 12,5 м, Ом/км, получим:

Источник