4.2. Выбор количества преобразовательных агрегатов и мощности трансформаторов

Преобразовательный агрегат состоит из преобразователя, трансформатора и вспомогательных устройств, необходимых для преобразования энергии. Бывают выпрямители (преобразуют постоянный ток в переменный) и инверторы (переменный ток в постоянный). Количество преобразователей на ТП выбираем по суммарному среднему значению токов всех ее фидеров, учитывая необходимое резервирование мощности из условия: выход из строя, ревизия или ремонт одного ПА не должен нарушать нормального электроснабжения участка.

Средний ток ТП, приходящийся на один преобразователь, не должен превышать его номинального значения

(4.1)

где I_пн – номинальное значение тока преобразователя;

N_п – количество преобразователей.

Количество преобразователей определяем по формуле:

(4.2)

Рассчитаем количество преобразователей по формуле (4.2), считая I_пн=3000A:

где полученное число округляем до целого числа в большую сторону. Если отношение I_пср/I_пн не превышает целое число на 0,2, то величину N_п можно округлить в меньшую сторону, так как оборудование имеет запас по мощности. Мощность трансформатора согласована с мощностью преобразователя, поэтому количество трансформаторов будет равно количеству преобразователей. Принимаем N_п=1 шт.

Так как в курсовой работе не предусмотрены выбор схемы выпрямления и применение рекуперативного торможения, то используем преобразовательный агрегат, состоящий из трансформатора ТДП – 12500/10 ЖУ1 и преобразователя ПВЭ-5АУ1.

Полная мощность понижающего трансформатора должна быть достаточной для питания тяговой нагрузки, районных потребителей и собственных нужд ТП.

Мощность ПТ для обеспечения тяговой нагрузки:

(4.3)

где U_d.СР= U_н. = 3,3 кВ – напряжение на шинах постоянного тока ТП;

χ =0.93 – коэффициент мощности тяговой нагрузки.

Мощность собственных нужд ТП можно принять:

S_сн  0,01S_т, (4.4)

Тогда расчетная полная мощность ПТ

S_птр = S_т + S_сн + S_рп, (4.5)

где S_рп – заданная мощность районных потребителей, кВ·А.

Выбор типа трансформатора осуществляется по величине расчетной мощности исходя из условия:

S_птр  S_птн, (4.6)

где S_птн – номинальная мощность ПТ, кВ·А из установленного стандартом ряда.

На тяговой подстанции всегда устанавливается два трансформатора расчетной мощности, т. е. обеспечивается 100%-й резерв.

Из формулы (4.3) находим мощность понижающего трансформатора:

кВ·А

Тогда, учитывая формулу (4.4) имеем:

S_сн= кВ·А

Рассчитываем полную мощность понижающего трансформатора по формуле (4.5):

S_птр = кВ·А

Из расчета видно, что в качестве понижающего трансформатора будем использовать трансформатор типа ТДН –25000/110 –трехфазный, с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха, который оборудован устройством регулирования напряжения под нагрузкой (РПН), мощностью 25000 кВ·А на первичное напряжение 110 кВ. В качестве преобразователя используем ПВЭ–5АУ1 – преобразователь выпрямительный для электрифицированной железной дороги с естественным воздушным охлаждением, предназначенный для наружной установки в условиях умеренного климата.

В обозначении типа трансформатора: Т – трехфазный, Д – с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воздуха. Цифры указывают типовую мощность в кВ·А (числитель) и класс напряжения (первичной) обмотки в кВ (знаменатель), остальные буквы в обозначении типа трансформатора характеризуют некоторые его конструктивные особенности или область применения.

Первые три буквы означают: П – преобразователь, В – выпрямительный, Э – для электрифицированных железных дорог, цифры и буквы после дефиса указывают на различные конструктивные исполнения преобразователя.

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

5.1. Напряжение на токоприемнике электровоза

Уровень напряжения в контактной сети оказывает существенное влияние на работу электровоза. Различают постепенное плавное изменение напряжения в контактной сети (отклонение) и резкое мгновенное изменение напряжения (бросок или колебание). Постепенное изменение происходит из-за того, что электровоз при движении по перегону удаляется от тяговой подстанции. При этом растет сопротивление контактной сети между электровозом и тяговой подстанцией, а, следовательно, растет и падение напряжения в контактной сети. Согласно стандарта напряжение для системы постоянного тока не должно быть меньше 2,7 кВ.

Напряжение на токоприемнике одного электровоза может увеличиться (или уменьшиться) мгновенно в результате прекращения режима тяги (или его возобновления) на другом, находящемся с первым в одной межподстанционной зоне. Такие броски напряжения отрицательно сказываются на работе тяговых двигателей и могут привести в нежелательным броскам силы тяги. Снижение напряжения на токоприемнике оказывает влияние на работу вспомогательных машин ЭПС.

Расчет величины потери напряжения выполняют с помощью мгновенных схем. Однако, для оценки характера изменения напряжения на токоприемнике электровоза в процессе его движения по перегону, целесообразно выполнять расчет для характерных сечений графика, т. к. в этом случае будут учтены как постепенное изменение напряжения, так и его мгновенные толчки (броски).