Выбор числа, типа силовых и тяговых агрегатов

Введение

Электрическая тяга является основным потребителем электроэнергии на железнодорожном транспорте. Кроме того, электроэнергия на железных дорогах расходуется на различные технические нужды: освещение вокзалов и станций, выполнение работ по ремонту подвижного состава, пути, изготовление запасных частей и т.д. Удовлетворение потребности железнодорожного транспорта в электроэнергии осуществляется с помощью тяговых подстанций, которые получают энергию от систем внешнего электроснабжения.

Тяговые подстанции – это комплекс электротехнических устройств, предназначенных для питания электрической тяги поездов, устройств автоблокировки, не тяговых потребителей продольного электроснабжения и районных потребителей (нагрузок).

Каждая тяговая подстанция является ответственным электротехническим сооружением (электроустановкой), оснащенной мощной современной силовой (трансформаторы, автотрансформаторы, полупроводниковые преобразователи, батареи конденсаторов), коммутационной (выключатели переменного и постоянного тока, разъединители, короткозамыкатели) и вспомогательной аппаратурой, большая часть которой работает в режиме автотелеуправления.

В ходе выполнения данного курсового проекта, согласно выданному заданию, производится разработка эскизного проекта тяговой подстанции постоянного тока 3,3 кВ. Для проектирования тяговой подстанции выполняется:

1. Краткое обоснование главной схемы тяговой подстанции и выбор числа, типа и мощности рабочих и резервных тяговых агрегатов и трансформаторов.

2. Расчет токов к.з. на шинах РУ.

3. Выбор, расчет и проверка шин, основных коммутационных аппаратов, измерительных трансформаторов.

4. Подбор аппаратуры и схем питания собственных нужд подстанции.

5. Расчет контура заземления тяговой подстанции.

 

выбор числа, типа силовых и тяговых агрегатов

На тяговой подстанции постоянного тока устанавливают два понижающих трансформатора, а также два тяговых трансформатора и две выпрямительных установки. Трансформатор вместе с выпрямительной установкой называется преобразовательным агрегатом. Т.к. железная дорога является потребителем первой категории (т.е. перерыв в ее электроснабжении может повлечь за собой опасность для жизни людей, срыв графика движения поездов или причинить ущерб железнодорожному транспорту и народному хозяйству в целом), принимаем два выпрямительных агрегата и понижающих трансформатора, из которых один является резервным.

Необходимое число выпрямителей определяется по следующей формуле:

(1)

где средний ток подстанции, А;

номинальный ток выпрямителя, А.

Следовательно, принимаем число рабочих выпрямителей равное 1.

Максимальная расчётная мощность определяется по следующей формуле:

(2)

где S_T –мощность тяговой нагрузки, кВА;

S_РП –мощность районных потребителей, кВА;

S_СН –мощность трансформатора собственных нужд, принята 250 кВА;

S_ПЭ- мощность продольного электроснабжения, кВА;

k_Р –коэффициент, учитывающий равномерность наступления максимумов тяговой и не тяговой нагрузки, принимаем 0,98.

Мощность тяговой нагрузки определяется по формуле:

(3)

В соответствии с мощностью тяговой нагрузки подобран тяговый трансформатор ТРДП–12500/35ЖУ1, параметры которого приведены в табл. 1.

Таблица 1

Тип трансформатора	Номинальная мощность, кВА	Потери, кВт	Преобразователь	Ixx, %	Ukз, %
DPxх, кВт	DPкз, кВт	Напряжение, В	Ток, А
ТРДП-12500/35 Ж-У1	11400	13,5	81	3300	3150	0,9	8

Параметры тягового трансформатора

 

На основании расчетной мощности выбирается понижающий трансформатор.

Расчетная мощность определяется по следующей формуле:

(4)

В соответствии с расчетной мощностью подобран понижающий трансформатор типа ТМ–4000/35/10У1, параметры которого приведены в табл. 2.

Таблица 2

Параметры понижающего трансформатора

Тип трансформатора	Номинальная мощность, кВА	Сочетание напряжений	Потери, кВт	Ixx, %	Ukз, %
ВН	НН	DPxх, кВт	DPкз, кВт
ТМ-4000/35/10 У1	4000	35	10,5	6,7	33,5	1,0	7,5

 

По мощности собственных нужд S_сн= 250 кВА выбирается трансформатор собственных нужд типа ТМ-250-35/0,4, параметры которого приведены в табл. 3.

Таблица 3

Параметры трансформатора собственных нужд

Тип трансформатора	Номинальная мощность, кВА	Сочетание напряжений	Потери, кВт	Ixx, %	Ukз, %
ВН	НН	DPxх, кВт	DPкз, кВт
ТМ-250/35/0,4 У1	250	35	0,4	1	3,7	2,6	6,5

 

 

2. Расчёт токов короткого замыкания на шинах ру

Для выбора электрооборудования тяговой подстанции необходимо определить максимальные токи трехфазного, однофазного к.з.,

Для заданной схемы внешнего электроснабжения составлена расчётная схема замещения, с указанием всех точек короткого замыкания, которая представлена на рисунке 1.

Рис.1 Схема замещения

 

Для удобства расчетов схема замещения преобразуется в более простой вид. Преобразование схемы замещения представлено на рис. 2.

Рис.2 Преобразование схемы замещения.

Преобразуем схему замещения в более простую относительно точки к1.

Определяем удельное полное сопротивление:

Определение результирующего сопротивления относительно точки К1:

Определение сопротивления понижающего трансформатора:

Определение полного сопротивления относительно точки К2:

 

Определение трехфазного тока короткого замыкания для точек К1 и К2

Определение сопротивления обмоток трансформатора собственных нужд. При мощности 250кВА напряжение к.з. U_кз характеризует полное сопротивление трансформатора.

Определение активного сопротивления в мОм:

 

(5)

где Р_К- потери короткого замыкания ТСН, кВт;

U_осн- напряжение основной ступени, В;

S_номТСН- номинальная мощность ТСН.

 

Определение индуктивного сопротивления в мОм:

 

 

Определение полного сопротивления ТСН:

 

Определение трехфазного тока короткого замыкания для точки К4:

Расчет максимального тока короткого замыкания на шинах выпрямленного напряжения в точке К3:

 

Результаты расчетов токов к.з. представлены в таблице 4.

Таблица 4.

Результаты расчетов токов короткого замыкания

Точка к.з.	Трехфазные к.з.	Однофазные к.з.
Imax, кА	Iу, кА	Sк, МВА	Imax, кА	Iу, кА	Sк, МВА
КЗ-1 (35кВ)	5,789	14,76	370,99	-	-	-
КЗ-2 (10кВ)	23,05	58,78	419,20	-	-	-
КЗ-3 (3,3кВ)	-	-	-	112,83	79,82	103,29
КЗ-4 (ТСН)	5,55	14,15	3,85	-	-	-