28.4. Определение мощности тяговых подстанций

При расчете мощности тяговых подстанций постоянного тока на открытых горных разработках можно использовать метод, пред­ложенный проф. С. А. Волотковским. Этот метод основан на аналитическом определении расхода электрической энергии.

По удельному расходу электрической энергии находят рас­ход энергии (кВт∙ч) на шинах тяговой подстанции за смену W_cm = ω_TQ , где ω_T — удельный расход электроэнергии на элек­тровозный транспорт, кВт∙ч/т; Q —сменная производительность электровозного транспорта, т.

Средний нагрузочный ток (А) тяговой подстанции

где t_см — число часов работы электровозной откатки за смену; U_ш — напряжение на шинах тяговой подстанции, В. Эффективный ток (А) тяговой подстанции

где k_э — коэффициент эффективности, равный 1,45—1,55 при числе электровозов от 4 до 10 и 1,35—1,45 при числе электрово­зов свыше 10.

Мощность тяговой подстанции (кВт)

В расчетной практике установленную мощность подстанции выбирают по максимальной нагрузке с учетом перегрузочной способности выбранных типов преобразовательных агрегатов.

Максимальный нагрузочный ток (А) тяговой подстанции

Расчетная мощность (кВт) тяговой подстанции

где γ — коэффициент перегрузки преобразовательных агрегатов. Мощность тяговой подстанции постоянного тока наиболее просто можно определить по коэффициенту спроса. Для этого необходимо знать число электровозов n_эл, работающих в районе данной подстанции, и часовую мощность электровоза P_эл. Тогда мощность (кВт) тяговой подстанции находят по формуле

где U_ном — номинальное действующее напряжение тяговой об­мотки трансформатора, кВ; I_т^’ и I_т^’’ — суммарные эффективные токи соответственно более загруженного и менее загруженного плеча (фазы) питания, A; k — коэффициент, учитывающий до­полнительный расход электрической энергии на собственные нужды электровоза, маневровую работу, холостые пробеги и потери в сети.

Для определения расчетных токов необходимо построить гоабик движения.

28.5. Расчет контактной сети

Электрический расчет тяговой сети сводится к установлению се­чений контактной и усиливающей сети, питающих и отсасываю­щих линий, а также к определению потери напряжения в отдель­ных частях и во всей сети. Максимальная потеря напряжения в период наиболее тяжелых условий работы электровозного транспорта (совпадение пусков отдельных электровозов, дви­жение поездов на затяжных подъемах и т. д.) не должна пре­вышать 30—40 % номинального напряжения на шинах постоян­ного тока тяговой подстанции.

Для расчета тяговых сетей на открытых работах наиболее часто применяют метод анализа работы электровозов при на­хождении на секционированном участке одного — пяти электро­возов. В этом случае расчет производят, исходя из наиболее тя­желых сочетаний нагрузок электровозов как по величине, так и по месту их приложения. Такой метод расчета получил назва­ние метода расставленных нагрузок, так как он характеризу­ется тем, что в соответствии с планом откаточных путей рас-

станавливают поезда в предположении наиболее тяжелого слу­чая нагрузки.

При выборе сечения контактного провода необходимо руко­водствоваться следующими допустимыми плотностями тока при продолжительности 20 мин и более и при температуре окружаю­щего воздуха +40 °С: для медных контактных и голых много­проволочных проводов — 6—6,5 А/мм²; для голых алюминиевых проводов — 3—3,5 А/мм².

Нагрузочные токи электровозов, необходимые для составле­ния схемы и дальнейшего расчета тяговой сети, находят, исходя из тягового усилия, действующего на крюке электровоза, и тока, соответствующего ему по характеристике тягового двига­теля.

Суммарная потеря напряжения (В) в тяговой сети

где ΔU_к— падение напряжения в контактной сети, В; ΔU_p — падение напряжения в рельсах, В; ΔU_п— падение напряжения в питающей линии, В; AU₀ — падение напряжения в отсасыва­ющей линии, В.

Падение напряжения (В) в контактной сети

где r_к— сопротивление 1 км контактной воздушной линии, Ом; ΣI l — сумма моментов тока, А∙км.

Величина сопротивления 1 км контактной линии (Ом/км)

где ρ — удельное сопротивление провода, Ом-мм² •м^-1; k — коэффициент износа контактного провода, равный 0,85; т — число параллельных воздушных ниток контактного провода; s_K — сечение провода, мм².

Подставляя в последнюю формулу величину р, соответству­ющую медному проводу (р = 0,0175 Ом-мм²-м^-1), получим расчетную формулу для определения сопротивления (Ом/км) контактного провода:

Для подсчета сопротивления 1 км рельсового пути (Ом/км) применяют формулу

где γ = 0,23 — удельное сопротивление рельсовой стали, Ом-мм²-м^-1; σ = 1,2 — коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления рельсового пути вследствие наличия стыков; т — число ниток рельсового пути; s_p— сечение рельса, мм².

Подставив в последнюю формулу указанные значения для у и а и заменив величину s_p выражением через массу рельса ρ (кг/м), получим следующую расчетную формулу для опреде­ления сопротивления рельсового пути (Ом/км):

Зная r_р, находим падение напряжения (В) в рельсовой сети

Сопротивление питающей линии (Ом)

где L_п — длина питающей линии, км; s_п — сечение питающего провода, мм².

Аналогично определяют сопротивление усиливающей и от­сасывающей линии, после чего находят падения напряжений

ти_п и At/„.

Перед расчетом контактной сети по падению напряжения предварительно выбирают элементы тяговой сети, главным об­разом сечение контактного провода s_K (мм²) и массу 1- м рельса ρ (кг/м).

При электрификации карьерного транспорта на однофазном переменном токе расчет тяговой сети выполняют так же, как и при постоянном токе. Однако расчетные формулы значи­тельно меняются из-за того, что, кроме активных сопротивле­ний цепей прямого и обратного проводов, при переменном то­ке появляются реактивные сопротивления. Расчет тяговой сети ведут, исходя из условия, что максимально допустимое сниже­ние напряжения на токоприемнике электровоза не должно пре­вышать 30 % номинального.