1
Доступно поисковых запросов: 1 из 2
Следующий пробный период начнётся: 13 октября 2022 в 06:28
Снять ограничение

ГОСТ Р 57670-2017

Системы тягового электроснабжения железной дороги. Методика выбора основных параметров
Действующий стандарт
Проверено:  05.10.2022

Информация

Название Системы тягового электроснабжения железной дороги. Методика выбора основных параметров
Название английское The railway track power supply systems. The methods of selecting fundamental parameters
Дата актуализации текста 01.01.2021
Дата актуализации описания 01.01.2021
Дата издания 19.10.2017
Дата введения в действие 01.05.2018
Область и условия применения Настоящий стандарт распространяется на системы тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3 кВ, переменного тока напряжением 25 и 2Ч25 кВ при скорости движения поездов на электротяге до 250 км/ч и устанавливает методику выбора основных параметров этих систем
Опубликован Официальное издание. М.: Стандартинформ, 2017 год
Утверждён в Росстандарт

Расположение в каталоге ГОСТ


ГОСТ Р 57670-2017

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Методика выбора основных параметров

The railway track power supply systems. The methods of selecting fundamental parameters

ОКС 29.280

ОКП 318531

Дата введения 2018-05-01

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Акционерным обществом "Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта" (АО "ВНИИЖТ")

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 45 "Железнодорожный транспорт"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 сентября 2017 г. N 1130-ст

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии не несет ответственности за патентную чистоту настоящего стандарта. Патентообладатель может заявить о своих правах и направить в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии аргументированное предложение о внесении в настоящий стандарт поправки для указания информации о наличии в стандарте объектов патентного права и патентообладателе


Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

     1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на системы тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3 кВ, переменного тока напряжением 25 и 225 кВ при скорости движения поездов на электротяге до 250 км/ч и устанавливает методику выбора основных параметров этих систем.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 839-80 Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия

ГОСТ 2585-81 Выключатели автоматические быстродействующие постоянного тока. Общие технические условия

ГОСТ 4775-91 Провода неизолированные биметаллические сталемедные. Технические условия

ГОСТ 6962-75 Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений

ГОСТ 7746-2015 Трансформаторы тока. Общие технические условия

ГОСТ 11677 Трансформаторы силовые. Общие технические условия

ГОСТ 14209-85 Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки

ГОСТ 16772-77 Трансформаторы и реакторы преобразовательные. Общие технические условия

ГОСТ 32697-2014 Тросы контактной сети железной дороги несущие. Технические условия

ГОСТ 32895 Электрификация и электроснабжение железных дорог. Термины и определения

ГОСТ Р 51559 Трансформаторы силовые масляные классов напряжения 110 и 220 кВ и автотрансформаторы напряжением 27,5 кВ для электрических железных дорог переменного тока. Общие технические условия

ГОСТ Р 52002 Электротехника. Термины и определения основных понятий

ГОСТ Р 52565-2006 Выключатели переменного тока на напряжения от 3 до 750 кВ. Общие технические условия

ГОСТ Р 52719 Трансформаторы силовые. Общие технические условия

ГОСТ Р 52726-2007 Разъединители и заземлители переменного тока на напряжение свыше 1 кВ и приводы к ним. Общие технические условия

ГОСТ Р 55647-2013 Провода контактные из меди и ее сплавов для электрифицированных железных дорог. Технические условия

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

     3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32895, ГОСТ Р 52002, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 максимальный режим системы внешнего электроснабжения: Режим работы электроэнергетической системы, питающей тяговые подстанции, при котором в ней включено максимально возможное количество генераторов, трансформаторов и линий электропередачи.

3.2 пакет поездов: Два и более следующих один за другим поездов с заданным наименьшим интервалом на электротяге.

3.3 час интенсивных перевозок: Период времени суток, в котором движение поездов обусловливает максимальную нагрузку системы тягового электроснабжения.

3.4 расчетная масса (поезда): Среднее арифметическое значение массы всех поездов, включая пассажирские, обращающихся на каждом пути участка за одни сутки в среднем за год.

3.5 участок с преимущественно пассажирским движением: Участок, на котором количество пассажирских поездов составляет более 60% общего количества поездов в сутки и для которого поезд расчетной массы относят к категории пассажирских поездов.

3.6 участок с преимущественно пригородным движением: Участок, на котором количество пригородных поездов составляет более 60% общего количества поездов в сутки.

3.7 участок со смешанным движением: Участок, на котором количество пассажирских и пригородных поездов или количество грузовых поездов находится в интервале от 40 до 60% общего количества поездов в сутки.

     4 Общие положения

4.1 Основные требования

4.1.1 Основными параметрами систем тягового электроснабжения являются:

- расстояние между смежными тяговыми подстанциями;

- мощность и количество силовых трансформаторов, а также автотрансформаторов системы тягового электроснабжения переменного тока 225 кВ;

- номинальный ток на выходе и количество статических преобразователей для системы тягового электроснабжения;

- номинальный ток коммутационных аппаратов и трансформаторов тока;

- номинальный ток отключения выключателей;

- марка, сечение и количество проводов контактной сети, проводов и кабелей питающих, отсасывающих и шунтирующих линий;

- марка, сечение и количество проводов сборных и соединительных шин тяговых подстанций и линейных устройств системы тягового электроснабжения.

4.1.2 Значения основных параметров, кроме расстояний между тяговыми подстанциями, выбирают из номинальных рядов, установленных стандартами на соответствующую продукцию.

Для продукции, в отношении которой стандарты не разработаны, допустимые значения перегрузки по току и времени усреднения принимают по техническим условиям.

4.1.3 При выборе основных параметров систем тягового электроснабжения принимают следующие допустимые значения расчетных величин:

а) для напряжения на токоприемнике электроподвижного состава в соответствии с таблицей 1;


Таблица 1 - Допустимые минимальные значения напряжения на токоприемнике электроподвижного состава

Напряжение

Значение напряжения, В, при системе тягового электроснабжения

Время усреднения , мин, расчетного значения напряжения

постоянного тока

переменного тока (действующее значение)

1 Наименьшее

По ГОСТ 6962-75 (пункт 2)

-

2 Расчетный уровень наименьшего напряжения при скорости движения поездов до 160 км/ч включ.

По Правилам [1] (пункт 2 приложения N 4)

3

3 Расчетный уровень наименьшего напряжения при скорости движения пассажирских поездов св. 160 до 250 км/ч включ.

2900

24000

1

б) для температуры нагрева проводов контактной сети, питающих проводов системы тягового электроснабжения переменного тока 225 кВ, проводов питающих, отсасывающих и шунтирующих линий в соответствии с таблицей 2;


Таблица 2 - Допустимая температура нагрева проводов тяговой сети

Тип провода

Допустимая температура нагрева, °С

Время усреднения , мин, расчетного значения температуры

Контактные из меди и ее сплавов

По ГОСТ Р 55647-2013 (раздел 9)

20

Несущие тросы из меди и ее сплавов

По ГОСТ 32697-2014 (раздел 9)

1

Многопроволочные биметаллические сталемедные

По ГОСТ 4775-91 (пункт 4.3)

Медные кроме контактных проводов и несущих тросов, алюминиевые и сталеалюминиевые

По ГОСТ 839-80 (пункт 5а.2)

20

в) для тока и/или температуры нагрева каждого из элементов системы тягового электроснабжения с учетом установленных для данного элемента норм допустимых перегрузок по току и времени усреднения.

4.1.4 Температуру нагрева проводов по перечислению б) 4.1.3 рассчитывают при температуре окружающего воздуха 40°С, скорости ветра 1 м/с в поперечном направлении относительно провода и интегральной поверхностной плотности потока солнечного излучения 900 Вт/м.

4.1.5 Проверку контактной сети по температуре нагрева проводов выполняют как при нормальной схеме, так и при раздельном питании путей с отключенными постами секционирования и пунктами параллельного соединения контактной сети при их наличии.

4.1.6 Параметры контактной сети системы тягового электроснабжения постоянного тока выбирают с учетом износа контактных проводов, равного 15% площади полного сечения.

4.1.7 Мощность системы внешнего электроснабжения принимают для максимального режима ее работы.

4.2 Исходные данные и порядок выбора основных параметров

4.2.1 В качестве исходных данных для выбора основных параметров принимают:

а) координаты расположения станций, продольный профиль и план пути, допустимые скорости движения поездов на участке;

б) количество грузовых, пассажирских и пригородных поездов в сутки по каждому пути двухпутных и многопутных участков или по обоим направлениям движения для однопутных участков;

в) массы поездов всех категорий, серии и количество секций электровозов или моторных вагонов в поездах;

г) наименьший межпоездной интервал в пакетах поездов различных категорий;

д) график движения поездов или количество поездов в час интенсивных перевозок;

е) распределение категорий поездов по путям для многопутных участков.

4.2.2 Выбор основных параметров осуществляют по результатам тяговых и электрических расчетов. Параметры следует выбирать, как правило, без учета режима рекуперации за исключением случаев, когда рекуперативное торможение на участках с затяжными спусками применяют для обеспечения безопасности движения поездов.

4.2.3 Тяговые расчеты производят в соответствии с параметрами, заданными в перечислениях а), в), е) 4.2.1, при движении в обоих направлениях следующих поездов:

- пассажирских и пригородных;

- грузовых наибольшей массы из заданных по перечислению в) 4.2.1;

- грузовых расчетной массы.

4.2.4 Электрические расчеты выполняют с учетом изменения потребления тока из контактной сети электроподвижным составом при его перемещении по участку в соответствии с графиком движения поездов, заданным согласно перечислению д) 4.2.1, который математически моделируют с использованием результатов тяговых расчетов.

4.2.5 При отсутствии данных по перечислению д) 4.2.1 принимают расчетные графики движения поездов, указанные в 4.2.5.1-4.2.5.6.

4.2.5.1 На двухпутных и многопутных участках в направлении наибольшего электропотребления принимают пакет из поездов расчетной и наибольшей массы, проложенный спустя не менее 8 ч от начала графика движения с заданным в соответствии с перечислением г) 4.2.1 интервалом , мин. До и после пакета прокладывают поезда расчетной массы в количестве с интервалом , мин, который вычисляют по формуле

,                                                    (4.1)


где - продолжительность периода интенсивных перевозок, мин: =60 мин, если не задано иное значение;

- продолжительность суточного бюджета времени, выделяемого для производства плановых ремонтно-строительных работ на сооружениях железнодорожной инфраструктуры: =150 мин, если не задано иное значение;

- количество поездов в сутки на данном пути.

Количество поездов в пакете определяют как ближайшее целое к значению, рассчитанному по формуле

.                                                         (4.2)


Количество поездов наибольшей массы в пакете, если таких менее 5% общего количества поездов в сутки, принимают равным одному, если от 5 до 25% - два поезда, более 25% - три поезда.

4.2.5.2 На двухпутных и многопутных участках в обратном направлении принимают все поезда расчетной массы в количестве , заданном в сутки для данного пути, с интервалом , но не менее 11 мин.

4.2.5.3 На однопутных участках принимают частично-пакетный график движения при пропуске пакета из трех поездов расчетной и наибольшей массы с заданным интервалом в направлении наибольшего электропотребления и при скрещении этого пакета со встречными поездами расчетной массы на всех раздельных пунктах с путевым развитием.

4.2.5.4 В случае одинакового электропотребления по железнодорожным путям или направлениям движения в расчетном графике движения поездов рассматривают отдельно пакеты поездов по каждому железнодорожному пути или направлению движения.

4.2.5.5 На участках с преимущественно пассажирским движением и на участках со смешанным движением грузовых и пассажирских поездов в расчетном графике движения поездов учитывают пакеты грузовых и пассажирских поездов.

4.2.5.6 На участках с преимущественно пригородным движением расчетный график движения поездов формируют с учетом количества пар пригородных поездов в час интенсивных перевозок.

4.2.6 Выбранные согласно требованиям 4.1 значения основных параметров проверяют на соответствие требованиям 4.1 для вынужденного режима работы системы тягового электроснабжения при условии пропуска одного поезда расчетной массы по каждому железнодорожному пути межподстанционной зоны.

Вынужденный режим системы тягового электроснабжения соответствует отключению каждой из тяговых подстанций (по одной) при введенных в работу резервирующих трансформаторах и статических преобразователях для системы тягового электроснабжения на тяговых подстанциях соседних с отключенной.

Параметры системы тягового электроснабжения переменного тока 225 кВ проверяют дополнительно для вынужденного режима при отключении отдельно каждого из автотрансформаторных пунктов при всех включенных тяговых подстанциях.

При вынужденных режимах работы систем тягового электроснабжения расчетный уровень наименьшего напряжения согласно таблице 1 принимают по нормам Правил [1] (пункт 2 приложения N 4), допустимым в исключительных случаях.

4.2.7 В случае невыполнения требований 4.1 выбранные значения основных параметров системы тягового электроснабжения корректируют и для их проверки повторно производят электрические расчеты.

     5 Выполнение тяговых расчетов

5.1 Тяговые расчеты при выборе основных параметров систем тягового электроснабжения проводят для определения электрической нагрузки контактной сети в различных точках железнодорожного участка в зависимости от профиля и плана пути, характеристик электроподвижного состава, массы поезда и параметров состава вагонов, а также режима ведения поезда и напряжения в контактной сети.

5.2 В результате тяговых расчетов получают следующие основные параметры:

- зависимости от времени координат положения поезда на участке и токов, потребляемых электроподвижным составом из контактной сети, с равномерным шагом по времени , мин, согласно 6.4;

- расходы электроэнергии (при переменном токе полные и активные) и время хода поезда по перегонам участка.

5.3 Результирующие параметры, перечисленные в 5.2, рассчитывают на основе решения дифференциальных уравнений движения поезда, выраженных формулами:

,                                  (5.1)


,                                                             (5.2)


,                                                               (5.3)


где - ускорение (замедление) поезда, км/(ч·мин);

- ускорение или замедление поезда при удельной силе 1 Н/т: =0,2038 км/(ч·мин)/(Н/т);

- скорость движения поезда, км/ч;

- тяговая характеристика электроподвижного состава по данным завода-изготовителя, кН;

- зависимость силы торможения поезда от скорости, кН;

- основное сопротивление движению поезда, кН;

- дополнительное сопротивление движению от уклона и от кривой, кН;

- масса поезда, т;

- приращение координаты, км/мин;

- коэффициент, учитывающий размерность времени: =1/60;

- ток, потребляемый из контактной сети электроподвижным составом поезда, А;

- токовая характеристика электроподвижного состава по данным завода-изготовителя, А.

5.4 Методика расчета результирующих параметров, перечисленных в 5.2, на основе интегрирования уравнений (5.1)-(5.3) в конечных приращениях приведена в приложении А.

Допускается использование других методов и способов интегрирования уравнений движения поезда при условии, что их результаты соответствуют 5.2.

5.5 В расходах электроэнергии и в токовой нагрузке контактной сети учитывают мощность собственных нужд электроподвижного состава, а для пассажирских поездов - также мощность, расходуемую на освещение, отопление и кондиционирование воздуха в вагонах.

5.6 При тяговых расчетах учитывают:

- остановки на станциях, обусловленные технологией работы железнодорожного участка;

- постоянно действующие предупреждения об ограничении скорости движения поездов;

- перегоны, на которых при движении поезда используют подталкивающие локомотивы.

     6 Выполнение электрических расчетов

6.1 Электрические расчеты выполняют для определения показателей, характеризующих режимы работы устройств тягового электроснабжения, по условиям соответствия которых нормативным значениям согласно 4.1.3 осуществляют выбор основных параметров систем тягового электроснабжения.

К этим показателям относят:

- токи в силовом оборудовании, коммутационных аппаратах, сборных шинах распределительных устройств тяговых подстанций и линейных устройств, в питающих, отсасывающих и шунтирующих линиях, проводах контактной сети;

- температуры нагрева проводов контактной сети, элементов силовых трансформаторов и автотрансформаторов системы тягового электроснабжения переменного тока 225 кВ;

- напряжения на сборных шинах питающих линий контактной сети тяговых подстанций и на токоприемниках электроподвижного состава.

6.2 Расчеты значений параметров режима, перечисленных в 6.1, производят посредством моделирования графика движения поездов, который формируют на основе результатов тяговых расчетов и исходных данных, приведенных в 4.2.1, 4.2.5.

6.3 В результате расчетов получают:

- числовые ряды значений токов и напряжений в отдельные моменты времени с равномерным шагом по времени , мин, при фиксированном в эти моменты расположении поездов на участке;

- наибольшие, наименьшие и усредненные за заданные периоды времени значения токов, напряжений и температур на основе обработки данных числовых рядов.

6.4 Значение шага по времени выбирают не более:

- при системе тягового электроснабжения постоянного тока - 0,5 мин;

- при системах тягового электроснабжения переменного тока - 1,0 мин;

- при наличии поездов со скоростями движения свыше 160 км/ч при всех системах тягового электроснабжения - 0,25 мин.

6.5 Уравнения, связывающие параметры систем тягового электроснабжения с искомыми параметрами режима, составляют на основе расчетных электрических схем этих систем.

Расчетные схемы системы тягового электроснабжения формируют из схем замещения тяговых подстанций и устройств тяговой сети, приведенных в приложении Б.

6.6 В расчетной схеме участка, на котором осуществляют проверку основных параметров системы тягового электроснабжения, учитывают смежные межподстанционные зоны, при их наличии, на границах этого участка.

6.7 Параметры режима расчетной схемы рекомендуется определять методом контурных токов или узловых напряжений с использованием электронных вычислительных машин (ЭВМ).

Допускается применять другие методы расчета электрических схем, обеспечивающие рациональное использование ресурсов ЭВМ в части способов хранения и обработки промежуточных результатов вычислений.

6.8 Порядок действий при расчетах параметров рабочего режима систем тягового электроснабжения на основе моделирования графика движения поездов приведен в приложении В.

     7 Выбор расстояния между смежными тяговыми подстанциями

7.1 Расстояния между смежными тяговыми подстанциями определяют при проектировании, исходя из необходимости выполнения требований, установленных в разделе 4. Рекомендуется принимать эти расстояния не более приведенных в 7.2, 7.3.

7.2 Для железнодорожных линий, электрифицированных на постоянном токе, наибольшее расстояние между тяговыми подстанциями выбирают в зависимости от годовой приведенной грузонапряженности , млн т·км брутто/км, которую вычисляют по формуле

,                                             (7.1)


где - количество грузовых и пассажирских поездов, включая пригородные, в средние сутки года по каждому пути двухпутных и многопутных участков или по направлениям движения для однопутных участков;

- расчетная масса поезда на пути или на данном направлении движения, т.

Расстояния между смежными тяговыми подстанциями принимают не более, км:

20

при значении св. 25 млн т·км брутто/км;

25

при значении до 25 млн т·км брутто/км включ.

7.3 Для железнодорожных линий, электрифицированных на переменном токе, расстояние между смежными тяговыми подстанциями выбирают не более:

- при системе тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ - 50 км;

- при системе тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ с усиливающим и экранирующим проводами - 65 км;

- при системе тягового электроснабжения переменного тока 225 кВ - 70 км.

7.4 Расстояния между смежными тяговыми подстанциями рекомендуется выбирать в такой последовательности.

На начальном этапе расчетов принимают наибольшие значения расстояния по 7.2, 7.3.

При принятых расстояниях между тяговыми подстанциями предварительно выбирают параметры системы тягового электроснабжения в соответствии с разделами 8, 9 и согласно 12.1.

Если предварительно выбранные параметры системы тягового электроснабжения не соответствуют требованиям 4.1, то принимают меньшие расстояния между подстанциями и электрические расчеты с целью проверки параметров выполняют повторно.

7.5 Если при системе тягового электроснабжения постоянного тока для большинства межподстанционных зон требуемые по результатам расчетов расстояния между тяговыми подстанциями составляют менее 7 км, то на проектируемом железнодорожном участке следует применять систему тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ.

На межподстанционных зонах системы тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ длиной менее 25 км рекомендуется применять систему тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ с усиливающим и экранирующим проводами или систему тягового электроснабжения переменного тока 225 кВ.

     8 Выбор мощности и количества силовых трансформаторов

8.1 Выбор мощности и количества преобразовательных трансформаторов тяговых подстанций постоянного тока

Показатели рабочего режима при выборе преобразовательных трансформаторов тяговых подстанций постоянного тока рассчитывают с использованием числового ряда нагрузок сетевой обмотки в долях ее номинальной мощности, вычисляемых по формуле

,                                            (8.1)


где - номинальное напряжение сетевой обмотки трансформатора, приведенное к стороне выпрямленного тока, кВ;

- числовой ряд значений токов на выходе статических преобразователей для системы тягового электроснабжения, которые подключены к данному трансформатору, полученный с заданным шагом по времени , мин, в результате электрических расчетов, А;

- количество параллельно работающих трансформаторов;

- номинальная мощность сетевой обмотки трансформатора, кВ·А.

Значение напряжения принимают в зависимости от схемы преобразования:

3,7 кВ

трехфазной мостовой;

3,6 кВ

эквивалентной двенадцатифазной мостовой.


Наибольшее эффективное значение нагрузки трансформатора за скользящий период времени =30 мин рассчитывают по формуле

, ,                           (8.2)


, ,

где - количество элементов числового ряда токов .

Наибольшие средние значения нагрузки трансформатора за периоды времени , мин, соответствующие ГОСТ 16772-77 (пункт 2.7.2), рассчитывают по формуле

, ,                    (8.3)


, .

Значения нагрузки трансформатора, рассчитанные по формулам (8.2), (8.3), должны удовлетворять условиям:

, ,                                      (8.4)


где - допустимые значения выходного тока, %, по ГОСТ 16772-77 (пункт 2.7.2) для соответствующих периодов продолжительности нагрузки , мин.

Если хотя бы одно из условий (8.4) не выполнено, требуемое количество трансформаторов и номинальную мощность сетевой обмотки трансформатора , кВ·А, выбирают по условию

,                                           (8.5)


где - коэффициент использования нагрузочной способности трансформатора.

Коэффициент рассчитывают по формуле

.                        (8.6)


8.2 Выбор мощности и количества масляных трансформаторов и автотрансформаторов

8.2.1 Выбор мощности и количества силовых масляных трансформаторов и автотрансформаторов, изготовленных по ГОСТ 11677, ГОСТ Р 51559, ГОСТ Р 52719, производят с использованием числового ряда нагрузок в долях номинальной мощности трансформатора, вычисляемых по формуле

,                                              (8.7)


где - номинальное напряжение обмотки, питающей тяговую нагрузку, кВ;

- числовой ряд значений токов наиболее нагруженной обмотки с заданным шагом по времени , мин, полученный в результате электрических расчетов, А;

- количество параллельно работающих трансформаторов;

- номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Расчет значений нагрузки с учетом особенностей режима работы различных видов трансформаторов (автотрансформаторов) в системах тягового электроснабжения приведен в 8.2.4-8.2.7.

8.2.2 На каждом шаге изменения нагрузки трансформатора рассчитывают температуры масла в верхних слоях и наиболее нагретой точки обмотки , °С, по формулам:

,                                                       (8.8)


,                                                (8.9)


где - температура охлаждающей среды, °С;

- превышение температуры масла в верхних слоях над температурой охлаждающей среды, °С;

- превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой масла в верхних слоях, °С.

Превышения температур и рассчитывают по ГОСТ 14209-85 (подраздел 2.3) для условий переходного теплового режима нагрева и снижения температуры элементов трансформатора при следующих значениях расчетных параметров:

- температура охлаждающей среды =35°С;

- продолжительность нагрузки на каждом шаге ч;

- значения нагрузки в долях номинальной мощности .

Максимальные значения температуры масла в верхних слоях и наиболее нагретой точки обмотки , °С, рассчитывают по формулам:

,                                                  (8.10)


, ,                                (8.11)


где - количество элементов числового ряда значений нагрузки трансформатора.

Наибольшие средние значения нагрузки трансформатора и за периоды времени соответственно 1 и 10 мин рассчитывают по формулам:

, ,                             (8.12)


, ,                          (8.13)


, .

8.2.3 Показатели, рассчитанные по формулам (8.10)-(8.13), должны удовлетворять условиям:

, ,                                             (8.14)


, ,                                     (8.15)


где , - максимально допустимые значения температуры масла в верхних слоях и наиболее нагретой точки обмотки для систематических нагрузок по ГОСТ 14209-85 (пункт 2.1.3).

Если любое из условий (8.14), (8.15) не выполнено, требуемое количество трансформаторов и номинальную мощность трансформатора , кВ·А, выбирают по условию

,                                           (8.16)


где - коэффициент использования нагрузочной способности трансформатора.

Коэффициент использования нагрузочной способности трансформатора рассчитывают по формуле

,                  (8.17)


где , - коэффициенты использования нагрузочной способности трансформатора по максимально допустимым значениям температуры соответственно масла в верхних слоях и наиболее нагретой точки обмотки.

Коэффициенты , рассчитывают по формулам:

,                                      (8.18)


,                                     (8.19)


При несоблюдении условий (8.14), (8.15) для автотрансформаторов системы тягового электроснабжения переменного тока 225 кВ выбирают большую номинальную мощность автотрансформатора или увеличивают количество автотрансформаторных пунктов в межподстанционной зоне.

8.2.4 Для тяговых подстанций постоянного тока значения нагрузки понижающего трансформатора в долях его номинальной мощности рассчитывают по формуле

,                                  (8.20)


где - числовой ряд токов понижающего трансформатора, приведенных к стороне выпрямленного напряжения, которые вычисляют по формулам (В.24), (В.25) (приложение В), А;

- мощность нетяговых и районных потребителей, получающих питание от данного трансформатора, кВ·А;

- коэффициент, учитывающий несовпадение максимумов нагрузки на тягу поездов и нетяговых (районных) потребителей: =0,7;

- количество параллельно работающих трансформаторов;

- номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Определение напряжения , кВ, приведено в 8.1.

8.2.5 Расчетную нагрузку трехфазных трансформаторов тяговых подстанций переменного тока определяют по токам обмоток фаз ac и bc, показанных на рисунке Б.2 (приложение Б). Значения соответствующих этим токам нагрузок , в долях номинальной мощности трансформатора рассчитывают по формулам:

,             (8.21)


,            (8.22)


где - номинальное напряжение обмоток, =27,5 кВ;

, - числовые ряды токов в плечах тяговой подстанции, которые получают питание соответственно от опережающей и отстающей фазы напряжения системы внешнего электроснабжения, А;

- мощность нетяговых и районных потребителей, кВ·А;

- коэффициент, учитывающий несовпадение максимумов нагрузки на тягу поездов и нетяговых (районных) потребителей: =0,7;

- количество параллельно работающих трансформаторов;

- номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

Для каждого из числовых рядов нагрузок , по формулам (8.8)-(8.13), приведенным в 8.2.2, рассчитывают следующие параметры:

- максимальные значения температуры масла в верхних слоях , , °С;

- максимальные температуры наиболее нагретой точки обмоток , , °С.

- наибольшие средние значения нагрузок за период времени 1 мин. , ;

- наибольшие средние значения нагрузок за период времени 10 мин. , .

Выбор количества и мощности трансформаторов осуществляют согласно 8.2.3 при наибольших значениях нагрузок , и максимальных температур , , °С, вычисленных по формулам:

,     (8.23)


.       (8.24)


8.2.6 Для тяговых подстанций переменного тока 225 кВ значения нагрузки однофазного трансформатора в долях его номинальной мощности вычисляют по данным числового ряда , А, токов в секции расщепленной вторичной обмотки, подключенной к сборным шинам питающих линий контактной сети, как показано на рисунке Б.3 (приложение Б), по формуле

,                                       (8.25)


где - номинальное напряжение секции обмотки, =27,5 кВ;

- количество параллельно работающих трансформаторов в данном плече тяговой подстанции;

- номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

8.2.7 Значения нагрузки автотрансформатора системы тягового электроснабжения переменного тока 225 кВ в долях его номинальной мощности рассчитывают по формуле

,                                            (8.26)


где - номинальное вторичное напряжение автотрансформатора, =27,5 кВ;

- числовой ряд токов в обмотке, подключенной к питающему проводу тяговой сети, А;

- номинальная мощность автотрансформатора, кВ·А.

     9 Выбор номинального тока на выходе и количества статических преобразователей для системы тягового электроснабжения

9.1 При выборе параметров статических преобразователей для системы тягового электроснабжения постоянного тока определяют показатели их рабочего режима по данным числового ряда значений тока , А, на выходе статических преобразователей, полученного в результате электрических расчетов с заданным шагом по времени , мин.

9.2 Наибольшее эффективное значение тока статических преобразователей для системы тягового электроснабжения , А, за время усреднения 30 мин рассчитывают по формуле

, ,                          (9.1)


, ,

где - количество элементов числового ряда токов .

Наибольшие средние значения тока , А, за периоды длительности , мин, соответствующие допустимым нагрузкам относительно номинального тока , А, установленным в технических условиях завода - изготовителя преобразователей, рассчитывают по формуле

, ,                            (9.2)


, .

9.3 Максимальный требуемый ток , А, статических преобразователей для системы тягового электроснабжения рассчитывают по формуле

.                                (9.3)


Требуемое количество и номинальный ток , А, на выходе статических преобразователей для системы тягового электроснабжения выбирают по условию

.                                                       (9.4)


9.4 При несоблюдении условия (9.4) принимают один из следующих вариантов повышения нагрузочной способности тяговой подстанции:

- выбирают статический преобразователь для системы тягового электроснабжения с большим номинальным током;

- увеличивают количество статических преобразователей для системы тягового электроснабжения того же номинального тока.

Для принятого варианта выполняют вновь электрические расчеты и проверяют нагрузочную способность преобразовательных трансформаторов по 8.1.

     10 Выбор номинального тока коммутационных аппаратов и трансформаторов тока

10.1 Номинальный ток коммутационного аппарата и трансформатора тока выбирают по максимальному значению рабочего тока при длительности его усреднения 20 мин.

Расчеты максимального рабочего тока проводят для схем и режимов системы тягового электроснабжения, при которых коммутационные аппараты и трансформаторы тока имеют наибольшую нагрузку:

- при подключении резервирующего силового оборудования;

- в ремонтных и послеаварийных режимах.

Выбор номинального тока коммутационных аппаратов и трансформаторов тока в питающей линии выполняют как при нормальном режиме, так и при наибольшем возможном количестве секций контактной сети, которые могут быть подключены к данной питающей линии в условиях эксплуатации.

Коммутационные аппараты в питающих линиях распределительного устройства 3,3 кВ выбирают на одно и то же значение номинального тока, принятого по наибольшему рабочему току из рассчитанных значений для всех питающих линий.

10.2 Для определения максимального рабочего тока в качестве первичного показателя режима коммутационного аппарата и трансформатора тока из массива результатов электрических расчетов выбирают числовой ряд с заданным шагом по времени , мин, токов , А, той ветви расчетной схемы, которая соответствует электрической цепи данного устройства:

- питающей линии ;

- на выходе статических преобразователей для системы тягового электроснабжения ;

- в выводах a, b трехфазного трансформатора тяговой подстанции переменного тока соответственно , ;

- в выводах секций расщепленной обмотки однофазных трансформаторов, подключенных к сборным шинам питающих линий контактной сети, , (см. рисунок Б.3, приложение Б);

- в выводах автотрансформатора системы тягового электроснабжения переменного тока 225 кВ .

10.3 Для данного числового ряда токов , А, рассчитывают наибольшее среднее за период =20 мин значение рабочего тока , А, по формуле

, ,                            (10.1)


, ,

где - количество элементов числового ряда токов .

Для числовых рядов , по формуле (10.1) рассчитывают соответствующие токи , , А, из которых выбирают наибольшее значение .

10.4 По ГОСТ 2585-81 (пункт 1.2) для выключателей постоянного тока, по ГОСТ Р 52565-2006 (пункт 5.1) для выключателей переменного тока, по ГОСТ Р 52726-2007 (подраздел 5.1) для разъединителей переменного тока выбирают номинальное значение тока , А, при котором выполняется условие

.                                                         (10.2)


10.5 Для трансформаторов тока выбирают то значение номинального тока первичной обмотки , А, которому соответствует условие

,                                                        (10.3)


где - наибольший рабочий первичный ток по ГОСТ 7746-2015 (пункт 6.6.5), А.

     11 Выбор номинального тока отключения выключателей

11.1 Общие положения     

11.1.1 Номинальный ток отключения выключателя выбирают, исходя из максимального значения тока короткого замыкания в главной цепи выключателя.

11.1.2 При электрических расчетах определяют токи в ветвях схемы системы тягового электроснабжения, в которых находятся проверяемые выключатели, при следующих режимах короткого замыкания:

- на сборных шинах распределительных устройств 3,3; 27,5 и 227,5 кВ для выключателей в цепи выпрямленного напряжения тяговой подстанции постоянного тока и в выводах трансформаторов тяговых подстанций переменного тока;

- в точке присоединения питающей линии тяговой подстанции и поста секционирования к контактной сети для выключателя этой линии.

11.1.3 При расчетах учитывают максимальное количество трансформаторов и статических преобразователей для системы тягового электроснабжения, которое допускается к параллельной работе на тяговой подстанции.

11.1.4 Для двухпутной и многопутной межподстанционных зон расчеты короткого замыкании в точке присоединения питающей линии к контактной сети выполняют при отключенном выключателе соседней питающей линии (при ее наличии), присоединенной к той же секции контактной сети.

11.1.5 Токи электроподвижного состава, а также устройства регулирования выпрямленного напряжения на тяговых подстанциях постоянного тока не учитывают.

11.1.6 Для определения тока короткого замыкания в режимах и при условиях, указанных в 11.1.2-11.1.5, составляют расчетную схему системы тягового электроснабжения из схем замещения ее элементов, приведенных в приложении Б.

Режимы короткого замыкания следует рассчитывать на ЭВМ методом контурных токов или методом узловых напряжений, приведенном в В.3 (приложение В).

Для однопутных и двухпутных участков при одинаковых параметрах тяговой сети путей токи короткого замыкания в цепях выключателей допускается рассчитывать по приближенным формулам, приведенным в 11.2.

11.1.7 С использованием полученного в результате расчета максимального тока короткого замыкания в главной цепи выключателя , А, выбирают номинальный ток отключения, который должен удовлетворять условиям, приведенным в 11.1.7.1, 11.1.7.2.

11.1.7.1 Для быстродействующих автоматических выключателей постоянного тока номинальный ток отключения выбирают по условию

,                                                          (11.1)


где - максимальное значение аварийного тока по ГОСТ 2585-81 (подраздел 2.3), А.

11.1.7.2 Для выключателей переменного тока номинальный ток отключения выбирают по условию

,                                                     (11.2)


где - номинальный ток отключения выключателя по ГОСТ Р 52565-2006 (пункт 5.1), кА.

11.2 Метод расчета максимальных токов короткого замыкания в главной цепи выключателей

11.2.1 Система тягового электроснабжения постоянного тока

11.2.1.1 Ток , А, в цепи выпрямленного напряжения тяговой подстанции постоянного тока при коротком замыкании на сборных шинах распределительного устройства 3,3 кВ рассчитывают по формуле

,                                                       (11.3)


где - напряжение холостого хода на сборных шинах распределительного устройства 3,3 кВ, В;

- эквивалентное сопротивление тяговой подстанции, Ом, вычисляемое по формуле (Б.1) (приложение Б).

11.2.1.2 Ток , А, при коротком замыкании в питающей линии, например первого пути тяговой подстанции постоянного тока Б, расположенной на участке, который назван в данном подразделе А-Б-В, рассчитывают по формуле

,                                             (11.4)


где - составляющая тока короткого замыкания от тяговой подстанции Б, А;

- ток, протекающий по контактной сети соседнего пути (при его наличии) от тяговой подстанции А, А;

- составляющая тока от тяговой подстанции В, А.

Составляющую тока , А, рассчитывают по формуле

,                                        (11.5)


где - напряжение холостого хода тяговой подстанции Б, В;

- эквивалентное сопротивление тяговой подстанции Б, Ом;

- сопротивление рассматриваемой питающей линии, Ом, вычисляемое по формуле (Б.16) (приложение Б);

- сопротивление рельсовой сети, Ом/км, вычисляемое по формуле (Б.15) (приложение Б);

- координата точки подключения рассматриваемой питающей линии к контактной сети, км;

- координата тяговой подстанции Б, км.

Ток , А, рассчитывают по формуле

,                             (11.6)


где - напряжение холостого хода тяговой подстанции А, В;

- напряжение на сборных шинах 3,3 кВ тяговой подстанции Б, В;

- эквивалентное сопротивление тяговой подстанции А, Ом;

, - сопротивления питающих линий контактной сети второго пути тяговых подстанций соответственно А и Б, Ом;

- сопротивление контактной сети второго пути, Ом/км, вычисляемое по формуле (Б.12) (приложение Б);

- расстояние между тяговыми подстанциями А и Б, км.

Напряжение , В, на сборных шинах 3,3 кВ тяговой подстанции Б рассчитывают по формуле

.                                                       (11.7)


Ток , А, рассчитывают по формуле

,                        (11.8)


где - напряжение холостого хода тяговой подстанции В, В;

, - сопротивления питающих линий контактной сети первого пути тяговых подстанций соответственно Б и В, Ом;

- количество электрифицированных путей в межподстанционной зоне Б-В;

- расстояние между тяговыми подстанциями Б и В, км.

11.2.1.3 Ток , А, при коротком замыкании в питающей линии, например первого пути поста секционирования, находящегося в межподстанционной зоне А-Б, рассчитывают по формуле

,                                                      (11.9)


где - ток, протекающий по контактной сети соседнего пути (при его наличии) от тяговой подстанции А, А;

- составляющая тока от тяговой подстанции Б, А.

Токи и , А, рассчитывают по формулам:

,                               (11.10)


,                           (11.11)


где - количество электрифицированных путей в межподстанционной зоне А-Б;

, - расстояние от тяговых подстанций соответственно А и Б до поста секционирования, км.

11.2.2 Система тягового электроснабжения переменного тока 25 кВ

11.2.2.1 Ток , А, в выводе, например а трехфазного трансформатора, тяговой подстанции переменного тока при коротком замыкании на сборных шинах распределительного устройства 27,5 кВ рассчитывают по формуле

,                                                 (11.12)


где - напряжение холостого хода на сборных шинах распределительного устройства 27,5 кВ, В;

- коэффициент, учитывающий подпитку короткого замыкания от соседней тяговой подстанции смежного плеча через вывод b трансформатора. При проектных расчетах принимают =1,05;

- эквивалентное сопротивление фазы трансформатора, Ом, вычисляемое по формулам (Б.7)-(Б.9) (приложение Б);

- сопротивление устройства продольной компенсации, Ом, вычисляемое по формуле (Б.11) (приложение Б).

11.2.2.2 Ток , А, при коротком замыкании в питающей линии первого пути тяговой подстанции Б переменного тока рассчитывают по формуле

,    (11.13)


где , - напряжения холостого хода тяговых подстанций соответственно Б и А, В;

, - эквивалентные сопротивления фаз трансформаторов этих подстанций, Ом;

, - сопротивления устройств продольной компенсации на тяговых подстанциях соответственно Б и А, Ом;

, , - сопротивления рассматриваемой питающей линии и питающих линий контактной сети второго пути тяговых подстанций соответственно А и Б, Ом, вычисляемые по формуле (Б.26) (приложение Б);

1 закупка
Свободные
Р
Заблокированные
Р
Роль в компании Пользователь

Для продолжения необходимо войти в систему

После входа Вам также будет доступно:
  • Автоматическая проверка недействующих стандартов в закупке
  • Создание шаблона поиска
  • Добавление закупок в Избранное