Электроснабжение железных дорог

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Мая 2010 в 13:58, лекция

Краткое описание

Рассмотрены электрические характеристики элементов системы тягового электроснабжения, тяговые рельсовые цепи, сопротивление тяговой сети по-стоянного и переменного тока, воздействие блуждающего тока на металличе-ские подземные сооружения, качество электрической энергии и его влияние на работу электрического подвижного состава.
Предназначен для студентов, изучающих дисциплину «Электроснабже-ние железных дорог» при обучении по специальности 190401 – «Электроснаб-жение железных дорог».

Содержание работы

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2. Электрические параметры элементов системы тягового электроснабжения . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.1. Электрические характеристики элементов системы тягового электроснабжения . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2. Тяговые рельсовые цепи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.3. Сопротивление тяговой сети постоянного тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.4. Сопротивление тяговой сети переменного тока. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.4.1. Модель протекания тока по рельсам и земле. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4.2. Полное сопротивление отдельных контуров тяговой сети переменного тока . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4.3. Полное расчетное сопротивление тяговой сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4.4. Составное и эквивалентное приведенное сопротивление тяговой сети . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5. Воздействие блуждающих токов на металлические подземные сооружения . . . . . . . . . . . . . . . . . .5
2.5.1. Уменьшение блуждающих токов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.5.2. Защита подземных сооружений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.5.3. Влияние тока утечки из рельсов на опоры и фундаменты контактной сети . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3. Качество электрической энергии. Взаимодействие системы тягового электроснабжения и электрического подвижного состава . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.1. Качество электрической энергии и его показатели . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2. Влияние изменений напряжения на работу электрических локомотивов и пропускную способность участка железной дороги . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2.1. Влияние изменения напряжения на работу электрических локомотивов . . .. . .. . . . . . . . . . . . . . . 33
3.2.2. Влияние режима напряжения на время хода поезда по перегону. . . . 35
3.2.3. Пропускная способность участка межподстанционной зоны . . . . . . 35
3.2.4. Нормы напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
3.3. Регулирование напряжения на тяговых подстанциях . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.3.1. Регулирование напряжения при помощи понижающих трансформаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.3.2. Регулирование напряжения при помощи емкостной компенсации индуктивной составляющей сопротивления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.3.3. Изменение реактивной мощности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.3.4. Особенности режима напряжения системы электроснабжения при рекуперации . . . . . . . . . . . . 44
3.4. Несимметрия токов и напряжений в системе электроснабжения . . . . . . 46
3.4.1. Несимметрия токов одной тяговой подстанции . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.4.2. Несимметрия токов трехфазной системы, питающей несколько однофазных нагрузок . . . . . . . . . . . 52
3.4.3. Несимметрия напряжения в системах электроснабжения . . . . . . . . . 56
Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

Скачать целиком (816.56 Кб) Сколько стоит заказать работу?

Содержимое работы - 1 файл

33401_lekcii_po_elektrosnabzheniyu_na_zheleznodorozhnom_transporte.doc

— 2.35 Мб (Скачать файл)

Г. П. МАСЛОВ, Г. С. МАГАЙ,

О. А. СИДОРОВ

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

ЧАСТЬ 2

ОМСК 2007

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 2

Омск 2007

УДК 621.331.025 (076.5)

ББК 39.217-01я73

М31

Маслов Г. П. Электроснабжение железных дорог: Конспект лекций. Часть 2/ Г. П. Маслов, Г. С. Магай, О. А. Сидоров; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. 58 с.

Рассмотрены электрические характеристики элементов системы тягового электроснабжения, тяговые рельсовые цепи, сопротивление тяговой сети постоянного и переменного тока, воздействие блуждающего тока на металлические подземные сооружения, качество электрической энергии и его влияние на работу электрического подвижного состава.

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

Библиогр.: 3 назв. Рис. 28.

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

доктор техн. наук, профессор В. Т. Черемисин.

путей сообщения, 2007

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	5
2. Электрические параметры элементов системы тягового электроснабжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	6
2.1. Электрические характеристики элементов системы тягового электроснабжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	6
2.2. Тяговые рельсовые цепи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	9
2.3. Сопротивление тяговой сети постоянного тока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	12
2.4. Сопротивление тяговой сети переменного тока. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	16
2.4.1. Модель протекания тока по рельсам и земле. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	17
2.4.2. Полное сопротивление отдельных контуров тяговой сети переменного тока . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	19
2.4.3. Полное расчетное сопротивление тяговой сети . . . . . . . . . . . . . . . . . .	20
2.4.4. Составное и эквивалентное приведенное сопротивление тяговой сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	24
2.5. Воздействие блуждающих токов на металлические подземные сооружения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	25
2.5.1. Уменьшение блуждающих токов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	26
2.5.2. Защита подземных сооружений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	26
2.5.3. Влияние тока утечки из рельсов на опоры и фундаменты контактной сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	28
3. Качество электрической энергии. Взаимодействие системы тягового электроснабжения и электрического подвижного состава . . . . . . . . . . . . . . .	30
3.1. Качество электрической энергии и его показатели . . . . . . . . . . . . . . . . . .	30
3.2. Влияние изменений напряжения на работу электрических локомотивов и пропускную способность участка железной дороги . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	33
3.2.1. Влияние изменения напряжения на работу электрических локомотивов . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	33
3.2.2. Влияние режима напряжения на время хода поезда по перегону. . . .	35
3.2.3. Пропускная способность участка межподстанционной зоны . . . . . .	35
3.2.4. Нормы напряжения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	36
3.3. Регулирование напряжения на тяговых подстанциях . . . . . . . . . . . . . . . .	37
3.3.1. Регулирование напряжения при помощи понижающих трансформаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	37
3.3.2. Регулирование напряжения при помощи емкостной компенсации индуктивной составляющей сопротивления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	39
3.3.3. Изменение реактивной мощности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	41
3.3.4. Особенности режима напряжения системы электроснабжения при рекуперации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	44
3.4. Несимметрия токов и напряжений в системе электроснабжения . . . . . .	46
3.4.1. Несимметрия токов одной тяговой подстанции . . . . . . . . . . . . . . . . . .	49
3.4.2. Несимметрия токов трехфазной системы, питающей несколько однофазных нагрузок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	52
3.4.3. Несимметрия напряжения в системах электроснабжения . . . . . . . . .	56
Библиографический список . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	57

ВВЕДЕНИЕ

Вторая часть конспекта лекций по дисциплине «Электроснабжение железных дорог» рассматривает разделы, предусмотренные примерной и рабочей программами, включающие в себя электрические параметры элементов систем тягового электроснабжения, воздействие блуждающих токов на металлические подземные сооружения, качество электрической энергии, а также взаимодействие систем тягового электроснабжения и электрического подвижного состава.

Изучение этих разделов предполагает предварительное освоение материала, изложенного в первой части конспекта лекций, – системы тягового электроснабжения железных дорог, метрополитенов и других видов электрического транспорта.

При рассмотрении электрических параметров элементов системы тягового электроснабжения даны электрические характеристики трансформаторов, преобразовательных агрегатов и фильтрокомпенсирующих устройств тяговых подстанций.

Приведены сведения о тяговых рельсовых цепях и методах расчета сопротивления тяговой сети постоянного и переменного тока, показано влияние блуждающего тока на металлические подземные сооружения и опоры контактной сети.

Взаимодействию системы тягового электроснабжения и электрического подвижного состава посвящен раздел, в котором изложены сведения о качестве электрической энергии, его влиянии на работу электрифицированного участка железной дороги, способах улучшения показателей качества электрической энергии.

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ

ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Система тягового электроснабжения (тяговые подстанции, линейные устройства, тяговая сеть) включает в себя элементы, которые характеризуются конкретными параметрами и показателями. Последние взаимосвязаны друг с другом и представляются в виде электрических характеристик.

2.1. Электрические характеристики элементов системы тягового

электроснабжения

Рассмотрим электрические характеристики оборудования тяговых подстанций, оказывающих влияние на коэффициент полезного действия системы тягового электроснабжения, к которому относятся трансформаторы, преобразовательные агрегаты тяговых подстанций постоянного тока, фильтрокомпенсирующие устройства [1, 2].

Трансформаторы тяговых подстанций предназначены для преобразования электрической энергии с одного уровня напряжения на другой и питания контактной сети электрифицированных железных дорог переменного тока 25 и 2 × 25 кВ, инверторно-выпрямительных агрегатов на тяговых подстанциях постоянного тока 3 кВ, собственных нужд, устройств автоблокировки, а также прилегающих к железной дороге районов.

В паспортах трансформаторов приводятся электрические характеристики, показывающие потери в них электрической энергии и напряжения: потери холостого хода при мощности P_х.х, кВт; потери короткого замыкания при мощности P_к.з, кВт; напряжение короткого замыкания u_к.з, %.

Потери электрической энергии в трансформаторе при равномерной нагрузке, кВт×ч,

ΔW = (P_х.х + P_к.з·k_н²)Т, (2.1)

где Т – расчетное время, ч;

k_н – коэффициент нагрузки, k_н = S_ср/S_ном;

S_ср – средняя мощность за расчетный период, кВ×А;

S_ном – номинальная мощность трансформатора, кВ×А.

Потери электрической энергии при неравномерной нагрузке, характерной для электрической тяги

ΔW = (P_х.х + P_к.зk_н²k_э²)Т, (2.2)

где k_э – коэффициент, учитывающий характер неравномерности (в условиях тяговой нагрузки рекомендуется принимать k_э = 1,05 ÷ 1,10).

Напряжение короткого замыкания трансформатора определяется для каж-дого конкретного изделия на заводе-изготовителе. При закорачивании одной обмотки во время испытаний определяется напряжение в долях от номинального, при котором ток достигает номинальной величины. Это напряжение и является напряжением короткого замыкания в относительных или процентных соотношениях от номинального.

Индуктивное сопротивление одной фазы трансформатора, Ом,

(2.3)

где U_ном – номинальное напряжение, кВ.

Выпрямители в общем случае состоят из преобразовательного трансформатора, выпрямительной схемы (установки), сглаживающего фильтра, устройств управления и защиты, автоматического регулирования.

Внешняя характеристика выпрямителя представляет собой зависимость среднего выпрямленного напряжения от среднего выпрямленного тока U_d (I_d). Она отражает все режимы работы: от холостого хода до номинальной нагрузки. С увеличением тока нагрузки выпрямленное напряжение снижается.

Уравнение внешней характеристики m-пульсового выпрямителя можно представить как

, (2.4)

где U_d0 – среднее значение выпрямленного напряжения при холостом ходе, кВ;

= А – коэффициент наклона внешней характеристики выпрямителя, при m = 6 А = 0,5; при m = 12 А = 0,26; при m = 24 А = 0,13;

U_к – приведенное напряжение короткого замыкания трансформаторов;

I_d – выпрямленный ток, А;

I_{d ном} – номинальный выпрямленный ток преобразователя, А.

У многопульсовых выпрямителей напряжение на выходе более стабильно, что является их важным преимуществом, поскольку скорость электрического подвижного состава прямо зависит от уровня напряжения на токоприемнике.

Величина напряжения на шинах самой тяговой подстанции зависит от нагрузки и может быть представлена внешней характеристикой.

Подстанция постоянного тока. Напряжение на шинах

U_dш = U_d0 – I_dr, (2.5)

где r – внутреннее сопротивление подстанции, Ом.

Внешняя характеристика подстанции постоянного тока показана на рис. 2.1.

Подстанция переменного тока с однофазными трансформаторами. Напряжение на шинах

U_ш = U₀ – ΔU_т = U₀ – Ix_т, (2.6)

Информация о работе Электроснабжение железных дорог