Реферат электроснабжение железных дорог

Обновлено: 04.07.2024

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

студент группы ЭНС-07-2

доцент Молин Н. И.

В данном курсовом проекте произведен расчет системы электроснабжения электрической железной дороги, а именно 2-х путного участка, электрифицированного на однофазном токе промышленной частоты. Определена мощность и количество тяговых трансформаторов одной ТП, определено экономическое сечение проводов контактной сети, рассчитаны годовые потери в контактной сети, для раздельной и узловой схемы питания, произведён технико-экономический расчет для сравнения схем. Произведён расчет среднего уровня напряжения в контактной сети, рассчитаны минимальные токи К.З. и выбрана защита расчетного участка от тока К.З., а также рассчитано реактивное электропотребление расчетной ТП, мощность установки параллельной компенсации и ее параметры.

Курсовой проект содержит: рисунков 6; таблиц 10; формул 72.

Задание на курсовой проект

1. Определение мощности тяговой подстанции

1.1 Определение средних и эффективных значений тока поезда. ФКС ТП

1.2 Определение средних токов фидеров к/с для расчетных режимов расчетной ТП

1.3 Определение средних и эффективных токов плеч питания ТП

1.4 Определение расчетных токов трансформатора. Эквивалентный, эффективный ток по нагреву масла

1.5 Расчет трансформаторной мощности

1.5.1 Основной расчет

1.5.2 Уточнение расчёта мощности трансформатор

1.5.3 Проверка трансформатора по максимальному току, максимально допустимому току и максимально допустимой температуре обмотки и масла

2. Определение экономического сечения проводов контактной сети одной МПЗ для раздельной и узловой схем питания

2.1 Проверка к/с по нагреву

2.2 Годовые потери энергии в к/с для двух схем питания

3. Технико-экономический расчет для сравнения раздельной и узловой схем питания

4. Расчет среднего уровня напряжения в к/с до расчетного поезда на условном лимитирующем перегоне

5. Расчет минимальных токов к.з. и максимальных рабочих токов для двух схем питания. Выбор схемы защиты к/с расчетного участка от токов к.з

5.2 Расчет уставок электронной защиты фидера к/с

6. Расчет реактивного электропотребления расчетной ТП, мощность установки параллельной компенсации и ее параметры

Список используемой литературы

Система электроснабжения электрифицированных железных дорог отличается от систем электроснабжения промышленных предприятий тем, что от неё получают питание движущиеся поезда, нетяговые железнодорожные потребители, промышленные, сельскохозяйственные и коммунальные потребители, находящиеся в зоне электрифицированной линии.

Устройства электроснабжения обладают высокой надёжностью работы, бесперебойностью электроснабжения, экономичностью. Широко применяются и разрабатываются новые, более совершенные и экономичные методы обслуживания и диагностического контроля элементов системы электроснабжения.

Одним из важных вопросов нормальной работы системы электроснабжения является поддержание уровня напряжения в тяговой сети в заданных пределах. Современные силовые трансформаторы, поставляемые нашей промышленностью, оборудуются устройствами для автоматического регулирования напряжения в системе тягового электроснабжения с использованием дросселей, а также устройства с автоматическим бесконтактным тиристорным регулированием. Эти устройства в сочетании с телеуправлением, имеющим свои каналы связи, ложатся в основу разработок по энергетической подсистеме автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом.

Задание на курсовой проект

Определить мощность тяговой подстанции (в качестве расчётной выбирается подстанция, расположенная ближе к середине участка), выбрать мощность и количество тяговых трансформаторов.

Определить экономическое сечение проводов контактной сети одной фидерной зоны для раздельной работы путей и узловой схемы.

Рассчитать годовые потери энергии в контактной сети для этих двух схем.

Провести проверку выбранного сечения поводов контактной сети по нагреванию.

Провести технико-экономический расчет по сравнению указанных выше схем питания.

Рассчитать перегонную пропускную способность с учетом уровня напряжения.

Произвести расчёт минимальных токов короткого замыкания и рабочих максимальных токов для обеих схем, выбрать схему защиты контактной сети от токов короткого замыкания.

Составить принципиальную схему питания и секционирования контактной сети расчётного участка.

Рассчитать реактивное электропотребление расчётной тяговой подстанции, мощность установки параллельной компенсации и ее параметры.

Схема участка с упрощенными тяговыми расчетами

Типы тяговых подстанций 1, 2.

Расположение тяговых подстанций:

Тип дороги – магистральная.

Тип рельсов - Р65.

Размеры движения: число пар поездов в сутки – 105.

Минимальный межпоездной интервал 0 = 8 мин.

Номинальное напряжение на шинах тяговых подстанций Uш = 27,5 кВ.

Продолжительность периода повышенной интенсивности движения

Трансформаторная мощность для районных потребителей S = 10 МВ*А.

Мощность короткого замыкания на вводах подстанции Sкз = 700 МВ*А

Эквивалентная температура в весенне-летний период и температура в период повышенной интенсивности движения после окна охлс = 30 С, охло = 15 С.

Длительность весенне-летнего периода nвл = 230 сут.

а) контактная сеть к = 4,6%;

б) посты секционирования п = 5,5%;

Исходная информация и расчет среднего и эффективного поездного тока для токов фидеров расчетной подстанции № 2 (разложенный ток поезда)

Цель контрольной работы показать развитие электрификации на железнодорожном транспорте.
Достижению заданной цели будет способствовать выполнение следующих задач:
дать понятие и определить назначение железнодорожной электрификации

Содержание работы

Введение 3
1. Понятие и назначение железнодорожной электрификации 4
2. История электрификации железнодорожного транспорта 6
3. Проблемы электрификации железнодорожного транспорта 9
4. Результаты электрификации железнодорожного транспорта 12
Заключение 15
Библиографический список 16

Файлы: 1 файл

электрификация жд транспорта (2).docx

1. Понятие и назначение железнодорожной электрификации 4

2. История электрификации железнодорожного транспорта 6

3. Проблемы электрификации железнодорожного транспорта 9

4. Результаты электрификации железнодорожного транспорта 12

Библиографический список 16

Введение

Актуальность темы. Электрические железные дороги являются основой нашей транспортной системы, они реализуют около 75% всего грузооборота железнодорожного транспорта. Ещё на рубеже 50 - 60-х годов СССР вышел на первое место в мире по протяжённости железных дорог с электрической тягой и по выполняемому ими грузообороту, а также по количеству и по суммарной мощности выпускаемого нашими заводами электроподвижного состава - электровозов и электропоездов.

Столь значительные количественные показатели сопровождались соответствующим развитием научно- исследовательских и конструкторских разработок по электрической тяге и электровозостроению. Поэтому электрические железные дороги представляют собой самостоятельную транспортную отрасль со своей специфической технической базой, включающей подвижной состав и энергоснабжение, со своей отраслевой наукой, а также с инфраструктурой, опирающейся на те отрасли транспортного машиностроения и электротехнической промышленности, которые обеспечивали производство оборудования для технической базы электрических железных дорог. В эту инфраструктуру входят такие строительные организации, обеспечивающие электрификацию: монтаж контактной сети, подстанций, линий электропередач, реконструкцию локомотивных и мотор-вагонных депо.

Цель контрольной работы показать развитие электрификации на железнодорожном транспорте.

Достижению заданной цели будет способствовать выполнение следующих задач:

  • дать понятие и определить назначение железнодорожной электрификации;
  • осветить историю электрификации железнодорожного транспорта;
  • обозначить проблемы в электрификации железных дорог;
  • показать результаты электрификации железнодорожного транспорта.

Понятие и назначение железнодорожной электрификации

Железнодорожная электрификация – оборудование действующих и вновь строящихся железных дорог комплексом устройств, обеспечивающих использование электроэнергии для поездов. В ходе электрификации осуществляется строительство тяговых подстанций и сооружений тяговой сети. Параллельно ведется монтаж линий освещения, автоблокировки, сигнализации, связи, электрической централизации и т.п.

Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж. д 1 . На электрифицированных железных дорогах тяговые электродвигатели локомотивов (электровозов или электрических секциях пригородных поездов) получают энергию от контактной сети, подключенной к тяговой подстанции. Электрифицированная железная дорога одновременно решала еще одну важную задачу — осуществляет электроснабжение районов, прилегающих к дороге: промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Для сравнения: в 1975 нетранспортным потребителям передано 26 млрд. кВт-ч при общем потреблении 48,9 млрд. кВт-ч, т.е. более 50%.

Система тягового электроснабжения классифицируется по роду и частоте тока, номинальному напряжению на токоприемниках эксплуатируемого электроподвижного состава. Получаемая в системе тягового электроснабжения электроэнергия расходуется в основном на тягу, а также используется для питания различных технических средств и электроустановок, принадлежащим службам дорог, депо и другим производственным подразделениям. В основном для передачи электроэнергии на подвижной состав используется контактный провод и реже контактный рельс. Изначально железнодорожная электрификация осуществлялась по системе постоянного тока, совершенствование которой и в дальнейшем сводилось к повышению напряжения в контактной сети. Там, где стыкуются электрифицированные железнодорожные линии с разными системами тягового электроснабжения, используют многосистемный ЭПС либо сооружают линии стыкования.

Созданию системы железнодорожной электрификации предшествуют электрические расчеты, целью которых является: определение необходимого числа тяговых подстанций и их наиболее эффективное расположение; определение параметров контактной сети (марки и площади сечения проводов, способы подвешивания, выбор типа опор и т.д.); оценка пропускной способности ж/д ветки по устройствам тягового электроснабжения; исследования режимов напряжения на токоприемниках ЭПС и взаимодействия их с контактной сетью, т.е. условия токосъема. Рассматриваются вопросы защиты сетей от токов короткого замыкания, повышения качества электроэнергии, защиты от блуждающих токов, предотвращения мешающего влияния тягового электроснабжения на работу смежных линий и устройств.

История электрификации железнодорожного транспорта

В начале 1899 года создан синдикат германских электротехнических фирм Сименс-Гальске, Унион, АЭГ. В том же году образован Большой русский банковский синдикат 1899 года для финансирования работ по электротехническому развитию. Важное место в планах как русских банков, так и германских электроконцернов в этот период занимали проекты электрификации российских железных дорог.

Первые проекты электрификации железных дорог были разработаны в самом начале XX века выдающимся инженером, потом академиком, Генрихом Осиповичем Графтио. Он же с 1907 года начал читать курс лекций Электрические железные дороги студентам Петербургского электротехнического института.

В 1912 году создано учредительное общество для строительства электрифицированного участка транссибирской железнодорожной магистрали Москва-Сергиев Посад.

В 1913 году началось строительство линии, электрифицированной на постоянном токе 1200 вольт между Петербургом и Петергофом. Были сооружены две электростанции в Екатерингофе и Ораниенбауме. Однако работы были прекращены в связи с Первой Мировой войной.

После Февральской революции Временное правительство пыталось привлечь зарубежный капитал к продолжению развития электрификации России. Было получено согласие ряда иностранных компаний, в частности американских (Вестингауз), на продолжение работ по электрификации железных дорог.

К 1918 году в России насчитывалось около шестидесяти проектов пригородных и магистральных электрических железных дорог.

24 марта 1920 года была создана Государственная комиссия по электрификации России в состав которой входил и Отдел по электрификации железных дорог. Разработанный Комиссией план ГОЭЛРО ставил задачу создать основной транспортный скелет из таких путей, которые соединяли бы в себе дешевизну перевозок с чрезвычайной провозоспособностью .

План предусматривал электрификацию на постоянном токе, но в качестве перспективной была рекомендована также система переменного тока промышленной частоты. Дальновидность такого решения была вполне подтверждена последующим развитием электрической тяги как в СССР, так и в мире 3 .

В Советском Союзе первые электропоезда стали курсировать в 1926 году на участке Баку – Сабунчи. Однако эта железная дорога находилась в ведении Бакинского горсовета и являлась, по сути, городским электрическим транспортом. В состав Закавказской железной дороги НКПС СССР электрифицированный участок Баку - Сабунчинской дороги был передан только в апреле 1940 года.

Итак, электрическая тяга прошла огромный путь развития, прочно вошла в повседневную жизнь железных дорог. Но этот путь еще далеко не закончен. Предстоит большая работа в области совершенствования техники электрифицированных линий. Требуется улучшить тягово-энергетические характеристики электроподвижного состава, прежде всего переменного тока, повысить его надежность, экономичность, ремонтопригодность. Многое надо сделать в области автоматизации процессов управления современными сложнейшими электровозами и электропоездами, унификации их электрооборудования и других основных элементов, на качественно более высокий уровень поднять систему ремонта и технического обслуживания с широким применением современных средств диагностики и др.

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.

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:

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

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

p - 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:

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

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

Ii - среднее значение тока поезда на участке DSi кривой потребляемого тока, А;

к - количество участков, на которое разбита кривая тока;

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

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

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

Wр/W0 - отношение, показывающее соотношение между потребляемой энер-гией поездом заданной массы Qз и поездом массы Qп, 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 Wч и нечетного Wн направлений.

Удельный расход энергии измеряется в и определяется по формуле:

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 wч и нечетном wн 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

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 Pср 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

Расстояние между тяговыми подстанциями, км

Марка и площадь сечения проводов

Удельное сопротивление тяговой сети, Ом/км

Марки и площадь сечения проводов подвески выбраны по данным /1, табл. 2/.

1.6 Удельное сопротивление тяговой сети

Удельное сопротивление тяговой сети, Ом/км, для постоянного тока

где rэп - удельное сопротивление контактной подвески;

rэр - удельное сопротивление рельсов.

Определяется по формуле:

где rм - удельное сопротивление медного проводника длиной 1 км и сечением 1 мм 2 , равное 18,8 Ом×мм 2 /км;

Sм - сечение медных проводов, мм 2 ;

SА - сечение алюминиевых проводов, мм 2 ;

SПБСМ - сечение биметаллических проводов, мм 2 .

Определяется по формуле:

,(7)

где N - число ниток рельсов, равное 4 для двухпутного участка;

mp - масса погонного метра рельса, кг.

Значение удельного сопротивления тяговой сети вычисляется для обоих вариантов расстояний между тяговыми подстанциями:

Результаты вычислений заносятся в табл. 1.

1.7 Расположение тяговых подстанций для выбранных вариантов

Расположение тяговых подстанций для выбранных вариантов поясняется схемой, приведенной на рис. 1. На схеме указаны расстояния между подстанциями и их тип (опорная, отпаечная, транзитная).

Тип линии – двойная, уровень напряжения линии – 110 кВ.

Схема внешнего электроснабжения электрифицированной железной дороги обеспечивает питание тяговых подстанций на условиях, предусмотренных для потребителей с электроприёмниками первой категории, т.е. выход из работы одной из подстанций (секции шин) энергосистемы или питающей линии не приводит к отключению тяговой подстанции.

Для этого тяговые подстанции должны получают двухстороннее питание от двух подстанций энергосистемы или по двум радиальным линиям от разных систем шин одной подстанции энергосистемы, имеющей не менее двух источников питания.

При двухстороннем питании подстанций по одноцепной ВЛ число промежуточных подстанций (в том числе подстанций, не питающих тягу), включаемых как транзитные в рассечку ВЛ, между опорными подстанциями, как правило не должно быть более трёх.

От двухцепной ВЛ, при которой обе цепи подвешены на общих опорах, с двухсторонним питанием на участке между двумя опорными подстанциями рекомендуется обеспечивать питание следующего числа промежуточных подстанций (включая подстанции, не питающие тягу):

– для ВЛ 220 кВ не более пяти при электрической тяге как на постоянном, так и на переменном токе;

– для ВЛ 110 кВ не более пяти при электрической тяге на постоянном токе и трёх – на переменном токе.

При этом все подстанции должны быть транзитными, включаемыми поочерёдно в обе линии.

От двойной линии, когда одноцепные ВЛ размещаются каждая на своих опорах, с двухсторонним питанием на участке между опорными подстанциями рекомендуется обеспечивать питание следующего числа промежуточных подстанций (включая подстанции, не питающие тягу):

– для ВЛ 220 кВ – не более пяти при электрической тяге как на переменном, так и на постоянном токе;

– для ВЛ110 кВ – не более пяти при электрической тяге на постоянном и трёх – на переменном токе.

В этом случае можно чередовать транзитные и отпаечные подстанции.

Размещение тяговых подстанций выполнено с учетом данных рекомендаций.

Размещение тяговых подстанций для варианта 1 и варианта 2

2.1 Количество перевозимых грузов в сутки

Количество перевозимых грузов в сутки с учетом коэффициентов неравномерности на пятый год эксплуатации определяется по формуле:

где Р5 – количество перевозимых грузов на пятый год эксплуатации, т;

км, кс – заданные коэффициенты неравномерности количества перевозимых грузов соответственно по месяцам и суткам;

12 – число месяцев в году;

30 – число дней в месяце.

2.2 Количество пар поездов в сутки на пятый год эксплуатации

Определяется по формуле:

где величины и Q берутся из задания к курсовому проекту.

Время хода измеряется в мин. и определяется по формуле:

где L – расстояние между тяговыми подстанциями.

Время хода поезда вычисляется для обоих вариантов размещения тяговых подстанций.

2.4 График движения поездов

График движения поездов строится на период, равный 12 часам, для числа пар поездов N5с/2 для двух вариантов расстояний между тяговыми подстанциями. Поезда располагаются в графике произвольно, но интервал попутного следования не меньше заданного минимального. В графике предусмотрено технологическое окно, создано неравномерное распределение поездов во времени. Начало движения поездов в четном и нечетном направлениях выбрано произвольно. Сбоку от графика движения пристроены кривые потребляемого тока и номограмма для определения токов фидеров, узловая схема питания.

После построения производится равномерное сечение графика движения поездов через 10 мин и в каждом сечении подсчитывается число поездов, одновременно находящихся на межподстанционной зоне, для обоих вариантов.

Определяется число схем каждого типа:

m0 - на зоне питания нет поездов;

m1 - на зоне питания один поезд;

m2 - на зоне питания два поезда;

m3 - на зоне питания три поезда;

m4 - на зоне питания четыре поезда;

m5 - на зоне питания пять поездов.

Рассчитываются вероятности появления одновременно 0, 1, 2, 3, 4 и 5 поездов:

По результатам расчета строятся гистограммы распределения числа поездов (см. рис. 2 и 3).

3. Расчет необходимых электрических величин

Назначение расчетов системы электроснабжения и величины, определяемые при этих расчетах, изложены в /4/. В курсовом проекте используются два метода расчета - метод равномерного сечения графика движения поездов и аналитический.

3.1 Метод равномерного сечения графика движения поездов

При этом методе вначале надо рассчитать полученные при сечении графика движения поездов мгновенные схемы для разного числа поездов, одновременно находящихся на межподстанционной зоне (1, 2, 3,…, nм).

Для расчета схем с одним поездом целесообразно сечения провести более часто, разделив межподстанционную зону на 10 одинаковых отрезков.

При большем числе поездов (2, 3, и т.д.) надо из полученных при сечении графика движения поездов мгновенных схем каждого типа выбрать случайным образом по 3…5 схем, различающихся положениями поездов и потребляемыми токами.

Для каждой мгновенной схемы рассчитываются токи фидеров, плеч питания, тяговых подстанций, потери напряжения до поездов, потери мощности в целом для схемы. Данные расчета удобно представлены в табл. 2 и 3 для схем с одним поездом для обоих вариантов расстояний между тяговыми подстанциями и табл. 4 для схем с большим числом поездов для меньшего расстояния. В таблицах приняты следующие обозначения:

i1, i2, i3 – мгновенные токи поездов, полученные по кривым потребляемого тока для каждого положения поездов;

iA11, iA21, iБ31, iБ41 – доли токов первого поезда, приходящихся на фидеры подстанций А и Б, полученные с использованием номограммы;

С учетом равномерного расположения тяговых подстанций и одинаковых кривых потребляемого тока в межподстанционных зонах можно принять:

Duч, Duн – потери напряжения, соответственно до четного и нечетного поездов.

Dр – потери мощности в тяговой сети, определяемые для одного поезда отдельно для чётного и нечётного поездов, а для схем с большим числом поездов в целом для мгновенной схемы.

Распределение токов поездов по фидерам производится с помощью номограммы, которая показывает относительную долю тока поезда, приходящуюся на фидер.

По полученным мгновенным значениям на зоне питания для одного поезда вычисляются для двух вариантов:

Внедрение на транспорте автоматической блокировки, электрической и диспетчерской централизации, автоматических телефонных станций, многоканальных систем передачи и других устройств требует применения более совершенных источников электропитания. Начинают применять установки с полупроводниковыми выпрямителями, используют буферные системы питания. В настоящее время уменьшают число аккумуляторных батарей, повышают роль дистанционного питания, внедряют полностью автоматические электропитающие установки.

Содержание

РЕФЕРАТ………………………………………………………………….4
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..5
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ………………………………….7
Характеристика технической оснащенности станции…………….7
Выбор системы электропитания станционных устройств. Структурно-функциональный состав ЭПУ поста ЭЦ………………………….7
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА……………………………. 10
Расчет и выбор элементов ЭПУ поста ЭЦ………………………. 10
Схема фазирования питания станционных рельсовых цепей……32
ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И БЕЗОПАСНОСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ……………………34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………….38

Работа содержит 1 файл

электропитание.docx

  1. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ………………………………….7
    1. Характеристика технической оснащенности станции…………….7
    2. Выбор системы электропитания станционных устройств. Структурно-функциональный состав ЭПУ поста ЭЦ………………………….7
    1. Расчет и выбор элементов ЭПУ поста ЭЦ………………………. 10
    2. Схема фазирования питания станционных рельсовых цепей……32

    СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………….38

    РЕФЕРАТ

    Пояснительная записка содержит: 38 страниц, 1 рисунок, , 3 таблицы, 5 источников, чертежей – 3 листа.

    Приведены общие принципы организации электропитания устройств СЦБ и связи на железнодорожном транспорте, даны характеристики основных систем электропитания. Произведен выбор систем электропитания для станционных и перегонных устройств автоматики и телемеханики.

    Разработана структурная схема электропитающей установки поста ЭЦ, выполнены расчеты основных элементов ЭПУ, разработана функциональная схема ЭПУ поста ЭЦ.

    Разработаны мероприятия по охране труда при эксплуатации устройств электропитания.

    ВВЕДЕНИЕ

    Железнодорожный транспорт является одним из крупных потребителей электроэнергии.

    Электрическая энергия, необходимая для нормального функционирования аппаратуры автоматики, телемеханики и связи и других устройств в домах связи и постах ЭЦ и ДЦ, обеспечивается электроустановками (ЭУ), которые содержат:

    - устройства электроснабжения, состоящие из линий электропередачи (ЛЭП) и трансформаторных подстанций (ТП), обеспечивающих связь энергосистемой, преобразование и распределение напряжений переменного тока;

    - собственные электростанции, осуществляющие резервное электроснабжение;

    - сети электросилового оборудования и освещения, обеспечивающие электроэнергией системы вентиляции, отопления, оборудование мастерских и рабочее освещение производственных помещений;

    - электропитающие установки (ЭПУ) предназначены для преобразования, регулирования, распределения и обеспечения бесперебойной подачи различных напряжений переменного и постоянного тока, необходимых для нормальной работы устройств автоматики и связи.

    Внедрение на транспорте автоматической блокировки, электрической и диспетчерской централизации, автоматических телефонных станций, многоканальных систем передачи и других устройств требует применения более совершенных источников электропитания. Начинают применять установки с полупроводниковыми выпрямителями, используют буферные системы питания. В настоящее время уменьшают число аккумуляторных батарей, повышают роль дистанционного питания, внедряют полностью автоматические электропитающие установки.

    Технико-экономические показатели повышаются за счет использования новейших электротехнических материалов, применение интегрально-гибридной технологии; высоковольтных полупроводниковых приборов; повышение частоты тока в преобразователях электроэнергии; разработка новых методов проектирования с использованием возможностей вычислительной техники.

    Целью курсового проекта является разработка электропитающей установки; выбор системы электропитания станционных устройств; разработка структурно-функционального состава ЭПУ поста ЭЦ; расчет и выбор элементов ЭПУ поста ЭЦ; разработка схемы фазирования питания станционных рельсовых цепей; разработка организации эксплуатации и безопасного обслуживания устройств электропитания.

    ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

    Характеристика технической осн ащенности станции

    Род тяги на участке – переменный ток; внешнее электроснабжение поста ЭЦ осуществляется от двух независимых источников (основной источник питания - ЛЭП, резервный – ЛЭП, ДГА, GB); тип поста ЭЦ - Сз-57; число подходов к станции – 2; число централизованных стрелок – 55; число стрелок, на местном управлении – 4. Станция расположена во влажной климатической зоне, подверженной снежным заносам. Станция оборудована фазочувствительными рельсовыми цепями частотой 25 Гц с путевыми реле типа ДСШ, кодируемые токами АЛСН частоты 25 ГЦ и стрелочными электроприводами СП-6 с электродвигателями типа МСП-0,25; маршрутные указатели отсутствуют.

    Выбор системы электропитания станционных устройств. Структурно-функциональный состав ЭПУ поста ЭЦ

    Устройства ЭЦ крупных станций (с числом стрелок более 30) относятся к потребителям особой группы I категории, поэтому они должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания и от местной электростанции (АДГА) с автозапуском при выключении обоих внешних источников. Используется безбатарейная система электропитания, при которой питание основных объектов ЭЦ (светофоров, стрелок, рельсовых цепей) осуществляется только переменным током 220В непосредственно от сети или через выпрямители (преобразователи частоты). Для исключения кратковременных перерывов в работе устройств ЭЦ используется контрольная батарея напряжением 24В.

    Емкость контрольной батареи должна обеспечивать питание реле и аварийного освещения в течение 2 часов и резервное питание ламп красных огней входных светофоров в течение 12 часов. В настоящее время для резервирования питания ламп красных и пригласительных огней входных светофоров контрольная батарея не используется, а резервирование осуществляется от аккумуляторных батарей, устанавливаемых у входных светофоров.

    При безбатарейной системе электропитания устройств ЭЦ в настоящее время используются щитовые электропитающие установки (ЭПУ), устанавливаемые на посту ЭЦ и комплектуемые типовыми панелями питания. Применяются панели серии ЭЦК следующих типов: ПВ-ЭЦК - вводная; ПР-ЭЦК - распределительная; ПВП-ЭЦК - выпрямительно- преобразовательная; ПСП-ЭЦК, ПСТ-ЭЦК - стрелочные; ПП25-ЭЦК - преобразовательная рельсовых цепей.

    Вводная панель ПВ-ЭЦК предназначена для ввода, контроля и начального распределения питания 380/220В по основным видам нагрузок.

    Распределительная панель ПР-ЭЦК служит для распределения питания переменного тока по отдельным нагрузкам ЭЦ, изолирования нагрузок от заземленной сети переменного тока, а также переключения светофоров, маршрутных указателей и табло на различные режимы питания.

    Выпрямительно- преобразовательная панель ПВП-ЭЦК служит для выпрямления трехфазного переменного тока в постоянный ток, автоматического заряда и содержания в буферном режиме аккумуляторной батареи 24В, преобразования постоянного тока батареи в переменный ток частотой 50Гц и напряжением 220В при отключении внешних сетей для гарантированного питания определенных нагрузок ЭЦ по переменному току, а также для питания аппаратуры постоянного тока напряжением 24 и 220В.

    Стрелочные панели ПСП-ЭЦК, ПСТ-ЭЦК предназначены для питания рабочих цепей стрелочных электроприводов постоянного тока (ПСП-ЭЦК) и трехфазного переменного тока (ПСТ-ЭЦК), а также электрообогрева контактов автопереключателей стрелочных электроприводов. преобразователь и применяются при батарейной системе питания.

    Преобразовательная панель ПП25-ЭЦК предназначена для питания фазочувствительных рельсовых цепей с путевыми реле типа ДСШ переменным током частотой 25Гц.

    Щит выключения питания типа ЩВП-73 устанавливается на посту ЭЦ в целях противопожарной безопасности и предназначен для быстрого и надежного одновременного отключения всех источников питания.

    Функциональная схема электропитающей установки поста ЭЦ показывается в однониточном изображении, за исключением цепей питания преобразователей частоты на панели ПП25-ЭЦК. Число фаз цепей межпанельных соединений и нагрузок обозначается на схеме количеством штрихов на ней.

    Так по заданию число стрелок на станции больше 30, то станция относится к особой группе первой категории. Поэтому необходимо использование безбатарейной схемы питания. Структурная схема ЭПУ поста ЭЦ представлена на чертеже И9.085.01.04.01.Э1. Функциональная схема ЭПУ поста ЭЦ представлена на чертеже И9.085.01.04.02.Э2.

    2 ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    2.1. Расчет и выбор элементов ЭПУ поста ЭЦ

    2.1.1. Расчет преобразователя ППВ-1

    От полупроводникового преобразователя типа ППВ – 1, входящего в состав панели ПВП – ЭЦК, получают питание в случае отключения всех источников переменного тока нагрузки гарантированного питания, приведенные в таблице 1.

    В целях повышения КПД преобразователя ППВ – 1 предусмотрена возможность настройки преобразователя на номинальные мощности 0,3; 0,6; и 1,0 кВт. Настройка производится по результатам расчета максимальной мощности нагрузок .

    Рассчитаем максимальную (пиковую) мощность нагрузок ППВ-1:

    где - суммарная максимальная активная мощность нагрузок,

    - суммарная максимальная реактивная мощность нагрузок .

    Согласно рассчитанному значению, настраиваем преобразователь на номинальную мощность Рном =300 Вт.

    Вычислим коэффициент мощности нагрузки:

    Так как cosjM > 0,9, то допустимая нагрузка на преобразователь может быть выше номинальной. Определим допустимую мощность нагрузки по формуле:

    Определим средний коэффициент мощности нагрузок ППВ-1:

    где РН - суммарная активная средняя мощность,

    QН - суммарная реактивная средняя мощность.

    Определим коэффициент загрузки ППВ-1:

    где Рном – номинальная мощность преобразователя с учетом его настройки на пиковую мощность нагрузки.

    Определим КПД преобразователя по формуле:

    Для нахождения частных значений КПД φ и н воспользуемся графиком, представленным на рисунке 1:

    Рисунок 1 – График зависимости

    По графику видно, что приблизительно ηн=ηφ=0,82

    Определим величину потребляемого тока преобразователем от аккумуляторной батареи :

    где Uб - номинальное напряжение аккумуляторной батареи, Uб = 24 В.

    Вывод: В данном пункте курсового проекта произведен расчет нагрузок полупроводникового преобразователя-выпрямителя типа ППВ-1, который показан в таблице 1. Произведена настройка преобразователя на номинальную мощность Рном =300 Вт. Определен ток, потребляемый преобразователем от аккумуляторной батареи, Iп = 12,8 А

    Таблица 1- Расчет нагрузок полупроводникового преобразователя-выпрямителя типа ППВ-1

    Читайте также: