Маслов Г.П., Магай Г. С., Сидоров О. А. Электроснабжение железных дорог. Конспект лекций. Часть 3

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство железнодорожного транспорта Омский государственный университет путей сообщения

_____________________________

Г. П. Маслов, Г. С. Магай, О. А. Сидоров

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

Конспект лекций

Часть 3

Омск 2008

1

УДК 621.331.025(076.5) ББК 39.217-01я73

М31

Маслов Г. П. Электроснабжение железных дорог: Конспект лекций.

Часть 3 / Г. П. Маслов, Г. С. Магай, О. А. Сидоров; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2008. 46 с.

Рассмотрены методология расчетов системы тягового электроснабжения; параметры и показатели этой системы, выбор силового оборудования тяговых подстанций и сечения проводов контактной подвески; расход электрической энергии на тягу и пропускная способность участка железной дороги на межподстанционной зоне.

Предназначен для студентов, изучающих дисциплину «Электроснабжение железных дорог» при обучении по специальности 190401 – «Электроснабжение железных дорог».

Библиогр.: 12 назв. Рис. 18.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор Е. Г. Андреева; доктор техн. наук, профессор В. Д. Авилов.

© Омский гос. университет путей сообщения, 2008

2

3

ВВЕДЕНИЕ

В третьей части конспекта лекций по дисциплине «Электроснабжение железных дорог» представлены разделы, предусмотренные примерной и рабочей программами, включающие в себя методологию расчетов системы тягового электроснабжения; выбор параметров силового оборудования тяговых подстанций, сечения проводов контактной подвески; расход электрической энергии в системе тягового электроснабжения и ее вынужденные режимы.

При изучении этих разделов необходимо предварительное освоение материала, изложенного в первой и второй частях конспекта лекций, изданных ранее 11, 12 .

При рассмотрении методологии расчетов показаны основные принципы методов расчета системы тягового электроснабжения, основные ее параметры и показатели, определяемые с помощью этих методов.

Изложены основы проектирования системы тягового электроснабжения, приведены сведения об электрических и экономических расчетах, выборе силового оборудования тяговых подстанций и сечения проводов контактной подвески.

Показан расход электрической энергии в системе тягового электроснабжения, рассмотрены потери электрической энергии и пути их снижения.

Приведены сведения о вынужденных режимах систем тягового электроснабжения, рассмотрена пропускная способность участка железной дороги на межподстанционной зоне.

5

4. МЕТОДОЛОГИЯ РАСЧЕТОВ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Условия работы системы электроснабжения электрической железной дороги имеют свои особенности. Они заключаются в следующем.

1.Непрерывно изменяется место подключения тяговой нагрузки к источнику питания.

2.Нагрузка носит случайный характер, так как на ее формирование оказывают влияние различные факторы: случайное число поездов в межподстанционной зоне из-за их движения и начального расположения; сбои в движении поездов; метеорологические условия и др.

Следствием этого являются трудность выбора расчетных условий и ухудшение технико-экономических показателей.

3.Из-за несинусоидальности кривой тока появляются дополнительные потери электрической энергии от высших гармонических составляющих, усиливается влияние на смежные линии.

4.В системах электроснабжения переменного тока однофазный отбор мощности от трехфазной трансформаторной системы питания приводит к несимметрии нагрузки и напряжения во внешней системе электроснабжения.

При расчете системы тягового электроснабжения определяются ее параметры и показатели.

К параметрам (параметр – величина, не зависящая от условий работы) системы тягового электроснабжения относят число, размещение и мощность тяговых подстанций; суммарное сечение проводов контактной подвески и ее тип.

Показатели системы тягового электроснабжения:

I – токи нагрузки (поезда, фидера, тяговой подстанции, линии и т. д.);

U – потери напряжения в элементах системы электроснабжения; U – напряжение в контактной сети;

N0 – максимальные размеры движения поездов за сутки на межподстанционных зонах;

P, W – потери мощности и электрической энергии в элементах системы электроснабжения соответственно;

i, u – коэффициенты несимметрии токов и напряжений.

6

Кроме этого при расчете системы тягового электроснабжения определяются эксплуатационные расходы и капитальные вложения.

Числовые характеристики показателей представляются в виде графиков. Расчеты показателей выполняются для отдельных промежутков времени.

Схема с расположением поездов и их нагрузкой для любого момента времениt называется мгновенной схемой.

4.1. Принципы расчета мгновенных схем

Сделаем допущение, что контактная подвеска является линейным элементом, т. е. ее сопротивление не зависит от нагрузки. В этом случае можно применить принцип суперпозиции – нагрузку многих поездов представить как сумму нагрузок каждого поезда.

П о е з д н о й т о к ф и д е р а . Поездным током фидера принято называть ток фидера от одного поезда (рис. 4.1).

7

Т о к ф и д е р а о т в с е х п о е з д о в. Для n поездов по принципу суперпозиции ток фидера

8

Если jл i 1 поездов, jп i 1 до n поездов, то, используя принцип

Для двухстороннего питания учитывается распределение тока поезда между тяговыми подстанциями.

П о т е р и м о щ н о с т и. Мощность, передаваемая по фидеру тяговой подстанции,

к 1

Для схемы одностороннего питания ток фидера можно получить как

к 1

Потеря мощности определяется как

где Uк – потеря напряжения до поезда «к», Uк U Uк .

9