Скачать

Исследование системы электроснабжения с экранирующим и усиливающим проводами

1. Описание системы тягового электроснабжения с экранирующими и усиливающими проводами

1.1. Конструктивные особенности устройства контактной сети с экранированным и усиливающим проводами

1.2. Изоляция и размещение экранирующего и усиливающего проводов

2. Расчет параметров тяговой сети напряжением 27,5кВсЭУП

2.1. Исходные данные

2.2. Расчет потерь напряжения в тяговой сети

2.3. Расчет коэффициента экранирующего действия

2.4. Расчет потерь электроэнергии в тяговой сети на участке Тернополь - Красне

3. Оплата электрической энергии по дифференцированным и одноставочным тарифам

4. Экономический эффект от внедрения системы ЭУП

на участке Тернополь - Красне Заключение

Список использованной литературы Приложение

ВВЕДЕНИЕ

Первые участки электротяговой сети с обратными -экранирующими - и усиливающими проводами (ЭУП) появились на железных дорогах однофазного переменного тока частотой 50 Гц в России еще в конце 70-х годах эти провода на обоих путях подвешивали к траверсам с полевой стороны опор. Ближе к опоре на одном изоляторе монтировали образный провод, затем на минимально допустимом по условиям изоляции расстоянии на гирлянде из трех или четырех изоляторов - усиливающий провод, а на конце траверсы на гирлянде изоляторов - провод системы ДПР для электроснабжения нетяговых потребителей. Такое переоборудование электротяговой сети осуществлялось на действующих линиях без перерыва движения поездов.

К концу 80-тых годов протяженность переоборудованных участков превысила 500 км. Основными задачами, которые решались в то время, были снижение потерь электроэнергии в контактной сети, уменьшение электромагнитных влияний на смежные сооружения и линии связи, стабилизация уровня напряжения.

Экономия электроэнергии в отдельные годы на двухпутных участках достигала 25 тыс. кВт - час на каждом пути в год ( по сравнению с обычной контактной сетью), а электромагнитное влияние уменьшилось в 2 раза Использование электротяговой сети с усиливающими и обратными проводами позволило отказаться от применения отсасывающих трансформаторов, которые ранее были установлены на отдельных участках Северо-Кавказской и Горьковской дорог и устранить тем самым ряд неудобств и проблем, связанных с особенностями их эксплуатации.

В 90-тыегоды такая сеть получила распространение и в Европе в связи с развитием скоростных железных дорог Особенно интенсивно она внедряется в Германии, в частности на линиях Ганновер - Вюрцберн, Мангейм - Штутгардт; по которым движутся высокоскоростные экспрессы. Скоростной поезд, мощностью 8-16 МВТ представляет собой сосредоточенную нагрузку. Потребляемый ток значителен, поэтому необходимо, чтобы контактная сеть имело низкое сопротивление, стабильный уровень напряжения и не перегревалась током. Такие свойства может обеспечить именно тяговая сеть с усиливающими и обратными проводами при наименьших затратах

Следует отметить, что сфера экономически целесообразного применения тяговой сети с ЭУП значительно шире. Низкое сопротивление этой сети позволяет существенно увеличить расстояние между тяговыми подстанциями, а следовательно значительно уменьшить их число.

Все выше описанные преимущества были учтены при электрификации железнодорожного участка Тернополь - Красне, первой электрификации выполняемой на железных дорогах Украины

Данная дипломная работа и посвящена исследованию системы электротяги с ЭУП которая была применена на участке Тернополь - Красне.

1. ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ С ЭКРАНИРУЮЩИМИ И УСИЛИВАЮЩИМИ ПРОВОДАМИ.

1.1. Конструктивные особенности устройства контактной сети с экранированным и усиливающим проводами.

Для наиболее эффективного использования системы электроснабжения контактной сети переменного тока напряжением 27,5 кВ с ЭУП необходимо максимальное сближение проводов цепной подвески с рельсовой цепью.

В основу разработки конструктивных особенностей схемы соединения проводов и элементов устройства ЭУФ (экранированный усиливающий фидер) положены следующие требования: обеспечение параллельной подвески проводов УП и ЭП на расстоянии 600-800 мм для исключения схлёстывания этих проводов в любых метеорологических условиях; обеспечение возможности ремонта каждого анкерного участка при пропуске поездов с опущенными токоприемниками; соблюдение электробезопасности при эксплуатационном обслуживании .необходимость одновременного размещения проводов ЭУФ с подвешиванием на тех же опорах контактной сети проводами другого назначения (ДЩ ЛЭП и пр.) ; обеспечение условий для электрической плавки гололеда, надежных условий работы рельсовых цепей СЦБ при обслуживании системы ЭУФ, а также автономной работы системы ЭУФ в пределах одного анкерного участка.

Для подвески проводов ЭУФ рекомендуется принимать типовой кронштейн КФД или КФДС. Провод ДПР, как наиболее легкий, расположен с краю. УП и ЭП имеют одинаковое натяжение, так как выполняются из проводов одной марки, и смещены по горизонтали и вертикали таким образом чтобы выдержать между ними расстояние 600 - 800мм. При таком расположение проводов УП и ЭП удобно присоединять электрические соединители провода УП к цепной подвеске в пролете. Разанкеровку провода УП выполняют по типу разанкеровке проводов ДПР (без устройства обводного соединителя) и совмещают с сопряжениями анкерных участков контактной подвески на одной из переходных опор. В местах установки электрических соединителей анкерных участков проводов УП соединяется с проводами цепной подвески продольными электрическими соединителями эквивалентного сечения (примерно через каждые 200-250 м). Кроме того, в середине анкерного участка устанавливается поперечный электрический соединитель. Таким образом, между проводом УП и контактной подвеской в пределах анкерного участка устраивается три электрических соединения.

При необходимости разделения перегонов на зоны для обеспечения ремонтных работ на контактной сети с пропуском электроподвижного состава опущенными токоприемниками на границе зон одно из сопряжений анкерных участков выполняется по нормативам изолирующего с разъединителем, отключающим зону на время проведения ремонтных работ. Все сопряжения анкерных участков при этом должны быть оборудованы для электрической плавки гололеда.

Экранирующий провод (ЭП), являясь параллельной частью тяговой рельсовой цепи подвешивается независимо от анкеровки цепной подвески и присоединяется к рельсам заземляющими двойными спусками через среднюю точку путевого дросселя-трансформатора согласно правилам присоединения устройств контактной сети к рельсовым цепям (см. рис. 1.1. )

Существует и другой способ заземления экранирующего провода. Экранирующий провод может быть заземлен на индивидуальные заземлители, смонтированные вблизи опоры контактной сети. Заземлитель выполняют из трех стальных стержней длиной 2м и толщиной 20 мм, соединенных друг с другом и расположенных на расстоянии 1-1,5м от опоры контактной сети. С экранирующим проводом его соединяют с помощью заземляющего спуска. Такие заземлители необходимо монтировать на расстоянии около 200м друг от друга у каждой четвертой опоры контактной сети. (При этом суммарное заземление не превышает 1,2 -1,4 Ом/км).

При таком способе заземления экранирующий провод вообще не соединяется с рельсом, что упрощает обслуживание рельсовых цепей. Кроме того этот провод может одновременно выполнять роль троса группового заземления опор, благодаря чему значительно упрощается эксплуатация электрифицированных участков, так как существенно уменьшается число заземляющих спусков и искровых промежутков на каждой опоре. Данный способ заземления подтвержден практикой.

Эксплуатация контактной сети с ЭУФ аналогична эксплуатации типовой контактной сети с усиливающими проводами. Однако, поскольку ЭП лишь на расстоянии 200 м от места его присоединения к рельсам может выполнять функции группового заземляющего, то за пределами этого расстояния одновременно с отключением заземлением контактной сети переносными заземляющими штангами заземляется на рельсы у места работ также и провод ЭП. При этом для исключения щунтирования заземляющей штангой полуобмотки дросселя-трансформатора ЭП у места присоединения его к рельсам выполняется секционированным посредством съемных перемычек, которые на время работ и заземления провода ДП на рельсы заземляющими штангами снимаются для исключения нарушения рельсовой цепи СЦБ.

Снятие перемычек производится при помощи предварительно установленных переносных шунтирующих штанг.

Ввиду достаточного количества путей на станциях и сечениях контактной сети с проводимостью не менее перегонной, провода ЭУФ в пределах станций не прокладываются.

1.2.Изоляция и размещение экранирующего и усиливающего проводов

Экранирующий провод равномерно и многократно заземленный по всей длине, в принципе можно подвешивать без изоляции. Однако в виду того, что фундаменты опор находятся под потенциалом «близкой земли», целесообразно подвешивать его на изоляторах, рассчитанных на напряжение рельсы - земля. Практически экранирующий провод крепят на одном подвесном изоляторе. Размещенный на том же кронштейне усиливающий провоз; подвешен на гирлянде из трех (четырех) изоляторов, что позволяет разнести усиливающий и экранирующий провода не только по горизонтали, но и по вертикали, а это снижает возможность их схлестывания.

В процессе разработки тяговой сети с ЭУП были проведены оптимизационные расчеты взаимного размещения экранирующего и усиливающего проводов по всему комплексу влияющих параметров и определены оптимальные расстояния. Так, расстояние между контактным проводом и усиливающим должно составлять 4.5м, между опорой и экранирующим проводом и между экранирующим и усиливающим проводами -0.7м (по горизонтали ); расстояние между усиливающим проводом и рельсами - 8,8 м, а между экранирующим и усиливающим проводом ( по вертикали ) - 0,4 м.

Возможно, использовать экранирующий провод в качестве грозозащитного троса, при этом высота его подвеса должна быть увеличена, что приводит к некоторому, весьма незначительному ухудшению электрических параметров и экранирующего действия.

2. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ТЯГОВОЙ СЕТИ НАПРЯЖЕНИЕМ 27, 5 KB С ЭУП

2.1 Исходные данные

В качестве расчетного участка был принят участок Тернополь - Красне. Это двухпутный участок, имеющий двухстороннее питание. Участок питается от фазы «В».

Грузовое движение на данном участке небольшое ( 6 грузовых поездов в сутки ), поэтому в качестве расчетной был принят пассажирский поезд. Всего в сутки проходит 23 поезда в четном и 24 поезда в нечетном направлении. Участковая скорость - 68 км / ч.

Тип контактной подвески - М 95 + МФ - 100.

На тяговых подстанциях в Тернополе и Красне установлены трансформаторы мощностью 25 МВА.. В нормальном режиме в работе находится 1 трансформатор.

В качестве усиливающего и экранирующего проводов применены провода марки А-185.

2.2 Расчет потерь напряжения в тяговой сети

Известно, что уровень напряжения на токоприемнике электроподвижного состава на любом блок-участке железнодорожной линии должен обеспечить пропускную способность. При этом он не должен быть меньше 21 кВ при переменном токе напряжением 25 кВ. Однако на отдельных участках с разрешения MПC допускается напряжение 19 кВ.

Среднее напряжение на токоприемнике поезда на лимитирующем блок-участке можно определить по формуле:

U_T = U_О - U_ТП - U_ТС1-2 - U_ТС, (2.1.)

где Uo -напряжение холостого хода на шинах подстанции, кВ;

U_ТП - потери напряжения в эквивалентном сопротивлении подстанции, кВ;

U_ТС - средняя потеря напряжения в тяговой сети до токоприемника поезда за время движения его по лимитирующему блок-участку, кВ;

U_ТС1-2 - потери напряжения в контактной сети до токоприемника поезда на лимитирующем блок-участке, которые вызваны током в контактной сети соседнего участка, кВ.