6. Мамошин Р.Р.,Зимакова А.Н. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1980. 7.Фигурнов Е.П. Релейная защита устройств электроснабжения железных дорог.

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Ростовский государственный университет путей сообщения

Ю.Г. Семенов, В.Г. Лысенко


ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ
НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГАХ

Методические указания к комплексному курсовому проекту


Ростов-на-Дону
2000

УДК.624.331
Электромагнитная совместимость на электрических железных дорогах: Методические указания к комплексному курсовому проекту / Ю.Г. Семенов , В.Г. Лысенко; Рост. гос. ун-т путей сообщения. Ростов н/Д, 2000. 24c.
Методические указания содержат основные сведения о расчетном и экспериментальном исследовании электромагнитных влияний участка железной дороги, электрифицированного по системе 25 кВ переменного тока, на смежные устройства. Предназначены для студентов специальности 1004.01 "Электроснабжение железнодорожного транспорта".
Ил. 9     Табл. 11 Библиогр.: 8 назв.
Рецензент канд. техн. наук, доцент И.Д. Долгий (РГУПС)

Семенов Юрий Георгиевич
Лысенко Владимир Георгиевич

Электромагнитная совместимость на электрических железных дорогах
 
Методические указания к комплексному курсовому проекту
 
Редактор Т.А. Цикунова
Корректор Т.В. Бродская
 
Подписано к печати 25.12.2000. Формат 60х84/16
Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,4.
Уч.-изд. л. 1,33. Тираж 100. Изд. №72. Заказ №162.
                               Цена договорная
 
Ростовский государственный университет путей сообщения.
Ризография УИ  РГУПС. Лицензия ЛР №65-54 от 10.12.99 г.
Адрес университета: 344038, г. Ростов н/Д, пл. им. Ростовского Стрелкового полка народного ополчения, 2

© Ростовский государственный университет путей сообщения, 2000. 

ОГЛАВЛЕНИЕ
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]


 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

Комплексный курсовой проект посвящен расчету опасных напряжений, наводимых в режимах электрических и магнитных влияний в воздушной линии продольного электроснабжения 380/220 В, имеющей сближение с тяговой сетью однофазного переменного тока, а также разработке мероприятий по снижению наведенных напряжений в случае необходимости.
В проекте следует произвести расчет мешающего напряжения шума, создаваемого за счет магнитного влияния гармоник тягового тока в двухпроводной линии, имеющей сближение с тяговой сетью переменного тока.
Ряд разделов рекомендуется выполнять с применением компьютерных моделей на персональных ЭВМ.
 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
 
1.1. Заданы однопутный участок железной дороги, электрифицированный по системе однофазного переменного тока 25 кВ, и имеющая с ним сближение трехфазная низковольтная линия продольного электроснабжения 380/220 В. Требуется:
а) составить расчетную схему для определения опасных электрических и магнитных влияний;
б) рассчитать величину эквивалентного влияющего тока в тяговой сети в вынужденном режиме работы системы электроснабжения;
в) определить величину тока короткого замыкания в тяговой сети в заданной точке;
г) рассчитать  напряжения, наведенные в фазах линии продольного электроснабжения при магнитных влияниях для вынужденного режима и режима короткого замыкания;
д) определить результирующие напряжения в каждой фазе линии для указанных выше режимов;
е) произвести расчет и выбор критической трассы линии при магнитных влияниях, удовлетворяющей нормам допустимых напряжений при вынужденном режиме работы и режиме короткого замыкания в тяговой сети;
ж) рассчитать наведенные напряжения при электрическом влиянии в режиме изолированной от земли (отключенной с обеих сторон) линии, а также при заземлении концов линии через защитные конденсаторы;
з) предложить и обосновать мероприятия по снижению уровней опасных электромагнитных влияний.
1.2. Для воздушной двухпроводной линии связи, имеющей сближение с тяговой сетью однофазного переменного тока необходимо:
а) составить расчетную схему для определения напряжения шума;
б) произвести расчет напряжения шума;
в) определить необходимую величину ширины сближения линии с тяговой сетью, при которой напряжение шума не превышает допустимых нормированных значений;
г) рассчитать напряжение шума в кабельной  линии связи для заданной ширины сближения.
 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
 
Расчетная схема взаимного расположения тяговой сети и трехфазной низковольтной линии продольного электроснабжения приведена на рис.2.1.
 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2.1. Расчетная схема взаимного расположения тяговой сети и смежной трехфазной низковольтной линии
 
Трасса воздушной линии задана в табл. 2.1. Расчетную схему необходимо вычертить в соответствии с заданным вариантом в масштабе. При этом начальное расстояние lн между тяговой и понизительной подстанциями допускается изображать без масштаба.
Необходимые данные для расчета наведенных напряжений при магнитных и электрических влияниях: тип и мощность тягового трансформатора Sн, мощность короткого замыкания на вводе тяговой подстанции Sкз, тип контактной подвески, тип рельсов, электропроводность земли
·, количество поездов m, одновременно находящихся на фидерной зоне, приведены в табл.2.2. Здесь же указаны длина плеча питания тяговой сети в вынужденном режиме lт и фаза питания контактной подвески относительно рельсов. В проекте для всех вариантов принять группу соединения обмоток понизительного трансформатора – КТП-12. Участок однопутный.
Таблица 2.1
Параметры трассы воздушной линии 380/220 В
Третья цифра номера зада-ния
 
lн, км
l1, км
l2,км
l3,км
l4,км
a1, м
a2, м
a3, м
a4, м
a5, м

0
0
1,00
0,75
1,35
0,9
12
17
17
25
25

1
1,5
1,2
1,05
1,2
1,05
10
20
20
18
30

2
2,5
0,9
1,35
1,00
1,25
8
20
25
20
30

3
3,5
0,6
1,8
0,6
1,5
10
20
30
35
25

4
4,5
0,3
1,2
1,3
1,7
12
25
25
35
40

5
5,5
1,8
2,2
0,75
0,75
15
28
20
40
22

6
6,5
1,3
0,9
1,35
0,95
17
22
25
40
38

7
7,5
1,25
1,15
1,2
0,9
20
18
24
20
15

8
8,5
1,4
1,25
1,00
0,85
15
24
30
20
35

9
9,5
1,6
0,75
0,65
1,5
10
25
32
21
15


Таблица 2.2
Характеристики системы и тяговой сети
Вторая цифра номера зада-ния
Тип рельсов
Sкз, тыс. МВА
Тип тягового трансформа тора
Sн, MВА

·, Сим / м
 Тип контактной подвески
m
lт, км
Фаза питания контактной сети

0
Р50
0,6
3-ф
25
0,001
ПБСМ70+МФ100
3
25
А

1
Р65
0,7
3-ф
25
0,006
ПБСМ70+МФ100
3
30


2
Р75
0,8
3-ф
40
0,002
ПБСМ70+МФ100
4
35
В

3
Р50
0,9
3-ф
25
0,003
ПБСМ70+МФ100
4
40


4
Р65
1,0
3-ф
25
0,005
ПБСМ70+МФ100
4
45
С

5
Р75
1,1
3-ф
40
0,01
ПБСМ95+МФ100
2
20


6
Р50
1,2
1-ф
16
0,02
ПБСМ95+МФ100
3
25
АВ

7
Р65
1,3
1-ф
25
0,03
ПБСМ95+МФ100
3
30
ВС

8
Р75
1,4
1-ф
25
0,04
ПБСМ95+МФ100
4
40
СА

9
Р50
1,5
1-ф
40
0,05
ПБСМ95+МФ100
4
40
ВА


Для расчета мешающих влияний тяговой сети переменного тока на двухпроводную воздушную линию связи на рис.2.2 задана кривая полуволны тягового тока. По координате i кривая задана тремя характерными точками в относительных единицах по отношению к максимальному значению тока Iэм, заданному в табл. 2.3. По координате
·t кривая задана в характерных точках значениями
·, приведенными в той же таблице. Кривую тягового тока можно получить также с помощью компьютерной модели по данным, заданным преподавателем.
 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2.2. Форма полуволны тягового тока

                                                                                                                   Таблица 2.3
Координаты характерных точек полуволны тягового тока
Первая цифра номера задания
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9


·1, эл. град.
10
15
20
25
30
10
15
20
25
30


·2, эл. град.
25
30
35
40
45
35
40
45
50
55


·3, эл. град.
165
160
155
150
145
155
150
145
140
135

i1, о.е.
0,80
0,75
0,70
0,65
0,80
0,75
0,70
0,65
0,60
0,75

i2, о.е.
0,70
0,65
0,65
0,60
0,75
0,70
0,60
0,60
0,57
0,70

Максимум кривой
тока, Iэм, А
200
220
240
260
280
300
290
270
250
230

Параметры воздушной линии связи и номер варианта взаимного расположения линии связи и тяговой сети приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4
Параметры воздушной линии связи
Четвертая цифра номера задания
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Материалпроводов линии
Стальные диаметром d=4мм
Медные диаметром d=4мм

Высота подвеса линии
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0

l, км
34
27
40
30
48
29
46
35
41
58

lc, км
22
17
20
19
24
20
23
21
30
29

lэ, км
24
20
30
22
24
18
26
28
22
34

lт, км
26
28
30
32
24
28
26
30
32
34

а, м
100
150
80
100
80
90
100
120
60
140

Номер расчетной схемы
1
2
3
2
3
1
3
2
1
3














 
 
Варианты 1, 2, 3 взаимного расположения тяговой сети и линии показаны соответственно на рис. 2.3, 2.4, 2.5.
 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2.3. Расчетная схема 1
 
 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2.4. Расчетная схема 2
 
 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
Рис. 2.5. Расчетная схема 3
 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

 Воздушные линии напряжением до 1000 В, имеющие сближение с тяговой сетью переменного однофазного тока, должны иметь глухое заземление нулевой точки обмотки низкого напряжения питающего трансформатора. Не допускается устройство повторных заземлений нулевого провода линии.
В объеме курсового проекта магнитные опасные влияния на линию продольного электроснабжения 380/220 В рассчитываются для двух режимов:
вынужденного режима работы участка электроснабжения и режима короткого замыкания в тяговой сети.
В вынужденном режиме работы рассчитывается эквивалентный влияющий ток, одинаковый по всей длине сближения и индуцирующий в линии такое же напряжение, какое возникает при реальном распределении тока в контактной сети  от нескольких нагрузок [ 1 ]:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ],
где Iрез – результирующий нагрузочный ток расчетного плеча питания в вынужденном режиме работы тяговой сети.
 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]  .
 
В этой формуле: m – число поездов, одновременно находящихся на фидерной зоне; lт – длина плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме работы;
·Umax – максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией и наиболее удаленным от нее электровозом; r, x – соответственно погонное активное и реактивное сопротивления тяговой сети, Ом/км; Cos
· – косинус угла сдвига фазы между напряжением и первой гармоникой тока тяговой сети, может быть принят равным 0,8; km – коэффициент, характеризующий уменьшение эквивалентного тока по сравнению с нагрузочным током.
Для расчетов следует принять:
·Umax = 8500 В при lт > 30 км;
·Umax = =5500В при 15 км
· lт
· 30 км. В случае lт < 15 км величина Iрез принимается равной 300 А.
Значения погонного активного и реактивного сопротивления тяговой сети определяют по формулам или выбирают из таблиц, приведенных в [2, 3, 6, 7].
Величина коэффициента km зависит от количества поездов, одновременно находящихся в пределах расчетного плеча питания при вынужденном режиме, и определяется по формуле:
 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
 
где lн – расстояние от тяговой подстанции до места расположения начала линии, км; lэ – длина сближения линии с тяговой сетью, км.
 
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ].
Напряжение магнитных влияний в каждой фазе линии для вынужденного режима рассчитывается по формуле:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
где kф – коэффициент формы кривой тягового тока, характеризующий увеличение индуцированного напряжения вследствие несинусоидальности кривой тягового тока, kф=1,15;
· – угловая частота основной гармоники тягового тока;
·i – коэффициент экранирующего действия рельсовой цепи, значения которого зависят от проводимости земли и выбираются из табл. 3.1; Mi – модуль коэффициента взаимной индукции между однопроводными цепями на i-м участке сложного сближения, Гн/км.
 
Таблица 3.1
Коэффициент экранирующего действия рельсов
Проводимость земли
·, Сим/м
Коэффициент экранирующего действия рельсов
·i


Однопутный участок
Двухпутный участок
Многопутный участок

0,0010,01
0,450,50
0,400,45
0,300,35

0,010,05
0,500,55
0,450,50
0,350,40

0,050,1
0,550,85
0,500,85
0,400,45

 
Модуль коэффициента взаимной индукции рассчитывается по формуле:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]
где f – частота влияющего тока, Гц; аiср – среднегеометрическая ширина сближения линии и тяговой сети при косом сближении, м;
· – проводимость земли, Сим/м.
Среднегеометрическая ширина сближения  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]   , где aн , ак – соответственно ширина сближения начала и конца i-го участка линии, м.
Напряжение магнитных влияний в линии при коротком замыкании в тяговой сети находят по формуле
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]  .
Ток короткого замыкания в тяговой сети Iкз рассчитывается для режима одностороннего питания с учетом типа и мощности трансформаторов, установленных на тяговой подстанции по формулам, приведенным в литературе [2, 4, 6, 7].Точка короткого замыкания в тяговой сети соответствует концу линии продольного электроснабжения. Сопротивление тяговой сети выбирается для средних значений переходных сопротивлений.
После расчета наведенных напряжений в трехфазной линии продольного электроснабжения необходимо построить график  их распределения вдоль линии. При этом считаем, что рабочее напряжение 380/220 В отсутствует, а нулевая точка обмотки низкого напряжения питающего трансформатора имеет глухое заземление. График следует построить под расчетной схемой, приведенной на рис. 2.1 в том же масштабе.
Модуль результирующих напряжений в фазах линии по отношению к земле, обусловленных  наличием в каждой фазе рабочего напряжения 220 В и индуцированного продольного напряжения, может быть определен для каждой из фаз по формуле:
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]  ,
где Uф – модуль рабочего напряжения в фазе линии, равный 220 В; Uм – модуль продольного наведенного напряжения в фазе линии, В;
· – угол между вектором фазного напряжения в линии и вектором наведенного напряжения.
Величину угла
· для каждой фазы следует определять из векторной диаграммы, пример построения которой для вынужденного режима работы приведен на рис.3.1. Для построения векторной диаграммы результирующих напряжений в фазах линии следует принять угол
·т между заданным вектором напряжения питания тяговой сети и вектором тягового тока равным 37 эл. град. При построении векторной диаграммы результирующих напряжений в фазах линии для режима короткого замыкания в тяговой сети угол
·кз между вектором напряжения питания тяговой сети и вектором тока короткого замыкания определяется из соотношения
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]  ,
где Xкз – реактивное сопротивление петли короткого замыкания с учетом сопротивлений участка тяговой сети, трансформатора и системы, приведенное к напряжению 27,5 кВ, Ом; Rкз – активное сопротивление петли короткого замыкания тяговой сети, Ом.
Расчет Xкз и Rкз проводится по формулам работ [2, 6, 7]. В остальном постороение векторной диаграммы для режима короткого замыкания аналогично построению диаграммы для вынужденного режима.
Векторные диаграммы результирующих напряжений в линии должны быть построены в масштабе 2 В/мм (кроме напряжения и тока тяговой сети) для вынужденного режима и режима короткого замыкания.
Полученные расчетным путем результирующие напряжения в фазах линии для режима одностороннего питания тяговой сети, а также для режима короткого замыкания следует сравнить с допустимыми значениями напряжений, приведенными в табл. 3.2.
  
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть картинку ]

Рис. 3.1. Пример построения векторных диаграмм результирующих     напряжений в фазах воздушной линии для вынужденного режима работы тяговой сети: а) векторы напряжений питающей системы; б) определение   направления вектора напряжения магнитных влияний (
·экв
·
·мв= 90 эл. град.);  в) векторная диаграмма результирующих напряжений в фазах линии (строится в масштабе)

Таблица 3.2
Предельно допустимые напряжения в фазах линии
Сеть
Напряжение, В


Вынужденный режим
Режим к.з.

Осветительная
300
1000

Силовая
400
1000


Рассчитанные напряжения при магнитных влияниях могут оказаться больше предельно допустимых уровней. В этом случае необходимо выбрать и предложить технические мероприятия по снижению напряжений магнитных влияний. Мероприятия по снижению магнитных влияний изложены в работе [8].
Одним из таких мероприятий является относ линии от тяговой сети. При этом важно знать минимальную ширину сближения, при которой максимальное результирующее напряжение в одной из фаз линии не превысит предельно допустимого значения. Трасса линии, проложенная с такой шириной сближения, называется критической.

Приложенные файлы

  • doc 4467163
    Размер файла: 359 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий