Расчет системы тягового электроснабжения железнодорожного транспорта (стр. 5 из 8)

Таблица 7

Числовые характеристики токов ФКС расчётной ТП в режиме сгущения

Фидер	nф	Iф	Iфэ2	Iфэ	Кэ	δI	Kv
Ф2	7,0	739,2	604747	777,7	1,05	241,44	0,33
Ф1	7,0	641,5	459809	678,1	1,06	219,83	0,34
Ф5	3,0	430,6	288375	537,0	1,25	320,85	0,75
Ф4	3,0	693,7	536747	732,6	1,06	235,52	0,34

3. Максимальный режим

Таблица 8

Числовые характеристики токов ФКС расчётной ТП при максимальном режиме

Фидер	nф	Iф	Iфэ2	Iфэ	Кэ	δI	Kv
Ф2	7,0	821,4	726555	852,4	1,04	227,86	0,28
Ф1	7,0	712,7	552023	743,0	1,04	209,81	0,29
Ф5	3,0	478,5	333135	577,2	1,21	322,81	0,67
Ф4	3,0	770,8	629395	793,3	1,03	187,69	0,24

1.3 Определение средних и эффективных токов плеч питания расчетной ТП

I| = Ib = Iф1 + Iф2 (14)

I|| = Ia = Iф5 + Iф4 (15)

Квадраты эффективных токов плеч питания

I|э? = Ibэ? = I| ? + (Iф1э? - Iф1?) + (Iф2э? - Iф2?) (16)

I||э? = Iaэ? = I|| + (Iф4э? - Iф4?) + (Iф5э? - Iф5?) (17)

Таблица 9

Средние и эффективные значения токов плеч питания

Режим	Плечи питания	Iср, А	I²фэ,А²	Iфэ,А	Кэ	δI	K v
Заданный 0,583	I	728,7	641719	801	1,10	332,7	0,46
	II	894,9	971142	985	1,10	412,7	0,46
Сгущения 0,9	I	1124,4	1370795	1171	1,04	326,5	0,29
	II	1380,7	2064749	1437	1,04	398,0	0,29
макс. 1	I	1249,3	1656687	1287	1,03	309,7	0,25
	II	1534,1	2492899	1579	1,03	373,4	0,24

1.4 Определение расчетных токов трансформатора. Эквивалентный эффективный ток по нагреву масла

Нагрев масла в трёхфазном трансформаторе определяется потерями в обмотках трёх фаз. Эквивалентный эффективный ток по нагреву масла определяется для условия нормального графика движения и для режима сгущения

Iэкв э2 = ( 1 / 9 ) * ( 2* ( I2|э + I2||э) + I| * I||) (18)

Для проверки температуры обмотки должен быть найден эффективный ток обмотки при максимальных и заданных размерах движения:

Iоб2| э = ( 1 / 9 ) * ( 4* I2|э + I2||э + 2 * I|э * I||э) (19)

Iоб2|| э = ( 1 / 9 ) * ( 4* I2||э + I2|э + 2 * I|э * I||э) (20)

Iоб2||| э = ( 1 / 9 ) * ( I2|э + I2||э - I|э * I||э) (21)

Из трех токов выбирают максимальный.

Таблица 10

Режим	Заданный	Сгущение	Максимальный
Эквивалентный эффективный ток по нагреву масла (Iэкв э2)	430870,6	935943,1	1135080,34
Iэкв э	656,4	967,4	1065,40
Эффективный ток обмотки (Iоб12)	568541,9	1212598,11	1464900,7
Эффективный ток обмотки (Iоб22)	678349,7	1443916,11	1743637,9
Эффективный ток обмотки (Iоб32)	91492,3	194757,44	235261,9
Iоб1	754	1101,18	1210,3
Iоб2	823,61	1201,63	1320,5
Iоб3	302,47	441,31	485
Максимальный ток обмотки (Iоб)	823,61	1201,63	1320,5

1.5 Расчет трансформаторной мощности

1.5.1 Основной расчет

Для расчета трансформаторной мощности выбирается базовый

Sн = 2 x 40 = 80 МВА; Sр.расч = 10 МВА.

Мощность тяги

Sнт = Sн / Ку - Sр.расч, (22)

где Ку = 0.97 - участие районной нагрузки

Номинальный тяговый ток обмотки трансформатора:

I1нт = Sнт / (3*Uш) (23)

где Uш = 27.5 кВ

Кратность нагрузки по обмоткам трансформатора

1. Для заданного количества поездов

Ко = Кз = Iэо / I1нт (24)

где Iэо - эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для заданного режима.

2. Для режима сгущения

Ксг = Iэсг / I1нт (25)

где Iэсг - эквивалентный ток обмотки по нагреву масла для режима сгущения.

3. Для максимального режима

Кmax = Iэmax / I1нт (26)

Если Кmax ³ 1.5, то надо выбирать следующий по шкале более мощный трансформатор.

Мощность трансформатора выбирают по средней интенсивности относительного износа витковой изоляции и проверяют по максимальной температуре наиболее нагретой точки обмотки и верхних слоев масла.

Средняя интенсивность износа изоляции обмотки трансформатора в сутки с предоставлением окна

F1 = Aсг * Lобmax *Lмсг * Твос / 24 (27)

Асг = е- a ( qинтб - qохлс) (28)

где qинтб - температура наиболее нагретой точки, при которой срок службы трансформатора условно принят равным 1, qинтб = 98 °С;

qохлс - температура окружающей среды в период восстановления нормального движения, задается в зависимости от района;

a = 0.115 - коэффициент, определяющий скорость старения изоляции

Lобmax = Jсг * е a ( а * Кmax? + b) ( 29)

Lмсг = Jсг * е a ( q( ( 1 - h ) * Ксг? + Ко?) + h) ( 30)

h = е -(Твос - to) / t (31)

a,b,q,h - постоянные в выражениях, аппроксимирующие зависимости разности температур обмотка - масло и масло - окружающая среда (они равны: a = 17.7; b = 5.3; q =39.7; h = 15.3 °C);

to - среднее время хода поезда основного типа по фидерной зоне;

t = 3ч - тепловая постоянная времени масла.

По полученной интенсивности износа производят пересчет номинального тока, т.е. находится такой ток, при котором относительная интенсивность износа будет номинальной.

(32)

где:

- длительность весеннее летнего периода

Выбор мощности трансформатора по току Iном занижает мощность не более чем на 8%, поэтому необходимая расчетная мощность лежит в пределах [ Smin; Smax]

Smin = Ку * ( 3 * Iном * Uш + Sр.расч) (33)

Smax = Ку * ( 3 *К * Iном * Uш + Sр.расч) (34)

где Ку = 0.97; К = 1.08

Sн= 2 χ 40 МВА

Мощность тяги

Sнт = 80/ 0,97 - 10= 72,5 МВА

Номинальный тяговый ток обмотки трансформатора:

I1нт = 72,5 *1000/ (3*27,5) = 878,8 А

1. Для заданного количества поездов

Ко = Кз = 656,4/ 878,8 =0,747

2. Для режима сгущения

Ксг =967,4 / 878,8= 1,101

3. Для максимального режима

Кmax = 1065,4/ 878,8 = 1,212

Асг = е - 0,115 ( 98 - 30) = 0,000402

Lобmax = 0,9 * е 0,115 ( 17,7 * 1,212? + 5,3) =164,41

h = е -(3 –(56+55,75)/2*60) / 3 =0,774

Lмсг = 0.9*е 0.115 ( 39,7( ( 1 – 0,774) * 1,101? + 0,747?) + 15.3 =259,26

F1 = 0,000402 * 164,41*259,26*3 / 24 =2,1419

По полученной интенсивности износа произведём пересчёт номинального тока, т.е. находим такой ток, при котором относительная интенсивность износа будет номинальной.

nвл=230 дней

nсг=(2/3)* 230=153,33

Smin = 0,97 * ( 3 * 929* 27,5 + 10*1000) =84043,2 кВА