Устройства электроснабжения железных дорог реферат

Реферат: Сооружения электроснабжения железных дорог

Содержание

Введение

1. Сооружения и устройства электроснабжения

2. Схема электроснабжения железных дорог

3. Система тока и напряжения в контактной сети

4. Задача

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Электричество — основа развития экономики, фундамент технического прогресса во всем народном хозяйстве. Нет отрасли, нет современного предприятия, которые не нуждались бы в электричестве. Не может обойтись без него и железнодорожный транспорт.

Из нескольких систем тяги, применяемых на железных дорогах России, самой прогрессивной является электрическая тяга, вождение поездов электровозами. В масштабах страны электрические магистрали составляют сегодня примерно треть от всей длины железных дорог, но по ним осуществляется около двух третей общего объема перевозок, потому что на электротягу переводятся в первую очередь самые грузонапряженные и ответственные линии.

Сложной и ответственной частью технических средств, обеспечивающих движение поездов, является система электроснабжения тяги — комплекс устройств, с помощью которых к электровозу в каждой точке его движения подводится энергия необходимого качества.

В систему электроснабжения входят контактная сеть, смонтированная над путями, тяговые подстанции для преобразования и распределения поступающей от энергосистемы энергии, линии электропередач различного напряжения и назначения.

Современные способы электроснабжения предусматривают использование сложнейших устройств автоматики, электроники, микропроцессорной техники.

Железные дороги с электрической тягой — наиболее надежные, скоростные, высоко-комфортабельные, экономически выгодные линии. Это и наиболее экологически чистый вид транспорта.

1. Сооружения и устройства электроснабжения

Сооружения и устройства электроснабжения должны обеспечивать надежное электроснабжение:

— электроподвижного состава для движения поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами между ними при требуемых размерах движения;

— устройств связи и вычислительной техники как потребителей электрической энергии I категории.

— всех остальных потребителей железнодорожного транспорта в соответствии с установленной МПС России категорией.

При наличии аккумуляторного резерва источника электроснабжения автоматической и полуавтоматической блокировки он должен быть в постоянной готовности и обеспечивать бесперебойную работу устройств связи и вычислительной техники и переездной сигнализации в течение не менее 8 ч при условии, что питание не отключалось в предыдущие 36 ч.

Время перехода с основной системы электроснабжения автоматической и полуавтоматической блокировки на резервную или наоборот не должно превышать 1,3 с.

Для обеспечения надежного электроснабжения должны проводиться периодический контроль состояния сооружений и устройств электроснабжения, измерение их параметров вагонами-лабораториями, приборами диагностики и осуществляться плановые ремонтные работы.

Устройства электроснабжения должны защищаться от токов короткого замыкания, перенапряжений и перегрузок сверх установленных норм.

Металлические подземные сооружения (трубопроводы, кабели и т.п.), а также металлические и железобетонные мосты, путепроводы, опоры контактной сети, светофоры, гидроколонки и т.п., находящиеся в районе линий, электрифицированных на постоянном токе, должны быть защищены от электрической коррозии.

Тяговые подстанции линий, электрифицированных на постоянном токе, а также электроподвижной состав должны иметь защиту от проникновения в контактную сеть токов, нарушающих нормальное действие устройств связи и вычислительной техники.

Высота подвески контактного провода над уровнем верха головки рельса должна быть на перегонах и станциях не ниже 5750 мм, а на переездах не ниже 6000 мм. В исключительных случаях на существующих линиях это расстояние может быть уменьшено до 5675 мм при электрификации линии на переменном токе и до 5550 мм на постоянном токе. Высота подвески контактного провода не должна превышать 6800 мм.

В пределах искусственных сооружений расстояние от токонесущих элементов токоприемника и частей контактной сети, находящихся под напряжением, до заземленных частей сооружений и подвижного состава должно быть не менее 200 мм на линиях, электрифицированных на постоянном токе, и не менее 350 мм — на переменном токе.

В особых случаях на существующих искусственных сооружениях с разрешения МПС России может допускаться уменьшение указанных расстояний.

Расстояние от оси крайнего пути до внутреннего края опор контактной сети на перегонах и станциях должно быть не менее 3100 мм.

Опоры в выемках должны устанавливаться вне пределов кюветов. В особо сильно снегозаносимых выемках (кроме скальных) и на выходах из них (на длине 100 м) расстояние от оси крайнего пути до внутреннего края опор контактной сети должно быть не менее 5700 мм. Перечень таких мест определяется начальником железной дороги.

На существующих линиях до их реконструкции, а также в особо трудных условиях на вновь электрифицируемых линиях расстояние от оси пути до внутреннего края опор контактной сети допускается не менее: 2450 мм на станциях и 2750 мм на перегонах.

Все указанные размеры установлены для прямых участков пути. На кривых участках эти расстояния должны увеличиваться в соответствии с габаритным уширением, установленным для опор контактной сети.

Все металлические сооружения (мосты, путепроводы, опоры), на которых крепятся элементы контактной сети, детали крепления контактной сети на железобетонных опорах, железобетонных и неметаллических искусственных сооружениях, а также отдельно стоящие металлические конструкции (гидроколонки, светофоры, элементы мостов, путепроводов и др.), расположенные на расстоянии менее 5 м от частей контактной сети, находящихся под напряжением, должны быть заземлены или оборудованы устройствами защитного отключения при попадании на сооружения и конструкции высокого напряжения.

Заземлению подлежат также все расположенные в зоне влияния контактной сети и воздушных линий переменного тока металлические сооружения, на которых могут возникать опасные напряжения.

Расстояние от нижней точки проводов воздушных линий электропередачи напряжением свыше 1000 В до поверхности земли при максимальной стреле провеса должно быть на перегонах не менее — 6,0 м (в труднодоступных местах — 5,0 м; на пересечениях с автомобильными дорогами, станциях и в населенных пунктах — 7,0 м).

При пересечениях железнодорожных путей расстояние от нижней точки проводов воздушных линий электропередачи напряжением свыше 1000 В до уровня верха головки рельса неэлектрифицированных путей должно быть не менее 7,5 м.

Схема питания и секционирования контактной сети, линий автоблокировки и продольного электроснабжения должна быть утверждена начальником железной дороги. Выкопировки из этой схемы включаются в техническо-распорядительный акт станции.

2. Схема электроснабжения железных дорог

Вначале для высокоскоростных линий, была разработана система тягового электроснабжения по трехпроводной схеме с использованием автотрансформаторов (АТ), позволившая значительно увеличить расстояние между тяговыми подстанциями. Эта система была затем принята в качестве стандартной для всех железных дорог, электрифицированных на переменном токе. Для участков малой протяженности была специально разработана система электроснабжения с коаксиальным кабелем.

В таблице 1 приведены принципиальные схемы различных систем тягового электроснабжения, применяемых на железных дорогах.

Таблица 1

Система электроснабжения Схема электроснабжения
Постоянного тока
Переменного тока с отсасывающими трансформаторами (ВТ)
Переменного тока с автотрансформаторами (АТ)
Переменного тока с коаксиальным кабелем

Схема системы тягового электроснабжения постоянного тока представлена на рисунке 1.

Рис. 1. Схема системы тягового электроснабжения постоянного тока HS CB — быстродействующие сетевые выключатели

Наиболее распространенными схемами электроснабжения систем централизации и блокировок СЦБ) предприятий железнодорожного транспорта являются схемы консольного и встречно-консольного питания. При схеме консольного питания (рис. 2) напряжение в линию СЦБ подается от одной из тяговых подстанций. В случае пропадания основного питания включается резервный выключатель на смежной тяговой подстанции. Если повреждение устойчивое и включение от смежной подстанции не даст успешного результата, резервирование устройств СЦБ производится по стороне 0,4 кВ от линии 6(10) кВ продольного электроснабжения. Расстояние между смежными подстанциями составляет порядка 15–25 км. Схема является основной для участков дорог с тягой на постоянном токе.

Рис. 3. Консольная схема построения ВЛ СЦБ АВР – автоматический ввод резервного питания; АПВ – автоматическое повторное включение; ПЭ – продольное электроснабжение

При встречно-консольной схеме (рис. 3) в нормальном режиме питание осуществляется от шин двух тяговых подстанций. В центре фидера устанавливается разъединитель или выключатель с дистанционным управлением. При отключении любой из питающих подстанций выключатель (разъединитель) включается и запитывает обесточенную полузону. В этом случае расстояние между двумя смежными подстанциями составляет 40–50 км. Схема является основной для участков дорог с тягой на переменном токе 27,5 кВ.

Рис. 3. Встречно-консольная схема построения ВЛ СЦБ УР – управляемый разъединитель; ДПР – два провода – рельс

3. Система тока и напряжения в контактной сети

Структура системы электроснабжения электрифицированной железной дороги представлена на рис. 4.

Рис.4. Блок-схема системы электроснабжения электрифицированных железных дорог.

По линиям 110 – 220 кВ электроэнергия поступает в энергохозяйство электрифицированной железной дороги.

Далее электроэнергия к объектам электрифицированной железной дороги поступает различными путями в зависимости от рода тока. Если тяга на постоянном токе, то на тяговой выпрямительной подстанции напряжение воздушных линий 110 – 220 кВ снижается приблизительно до 2,5 кВ, выпрямляется, сглаживается и при постоянном напряжении 3,0 (3,3) кВ передается по контактной сети, откуда питается подвижной состав. При этом вторым полюсом системы электроснабжения являются рельсы.

Если тяга на переменном токе, то имеют место три способа электропитания подвижного состава:

— при напряжении 27,5 кВ (25 кВ) переменного тока частотой 50 Гц;

— при напряжении 2х25 кВ переменного тока (с отсасывающими автотрансформаторами) частотой 50 Гц;

— при напряжении 15 кВ переменного тока частотой 162/3 Гц или 25Гц.

Далее внутри электроподвижного состава напряжение 15,25 (27,5) кВ переменного тока снижается примерно до 2,5 кВ, выпрямляется и передается к тяговым электродвигателям.

Для получения 15 – 25 кВ напряжение энергосистем на тяговых подстанциях снижается с помощью соответствующих трансформаторов, имеющих неординарные системы вторичных обмоток, обеспечивающих симметрию в сети.

Тяговые подстанции на постоянном токе обслуживают участок дороги с протяженностью до 18-20 км, переменном токе 27,5 кВ до 40-50 км, переменном токе 2х25 кВ – до 80-100 км.

Передача электрической энергии по проводам связана с некоторым понижением напряжения у потребителя, тем большим, чем больше потребляемая их мощность и чем дальше от питающего центра он расположен. Вследствие этого поезда, удаляющиеся от подстанций, питаются электрической энергией при более низком напряжении, и если нельзя изменить режим ведения поезда, кроме тяговых двигателей, приводящих в движение поезда, располагаются также и другие, так называемые вспомогательные машины, выполняющие различные функции (обеспечение торможения, охлаждение двигателей и др.). Производительность связанных с ними устройств зависит от уровня напряжения на зажимах этих машин. Поэтому вопрос поддержания определенного значения напряжения в сети у поезда является весьма важным для обеспечения нормальной работы электрифицированных железных дорог.

Способы поддержания напряжения на необходимом уровне определяются техническими и экономическими соображениями.

Бесперебойность и экономичность работы электрифицированной дороги зависят от резервирования различных элементов устройства. Учитывая важность надежной работы электрифицированной железной дороги для обеспечения перевозочного процесса при всех условиях и особенно то, что электрическая тяга, как правило, работает на наиболее грузонапряженных магистралях, большое значение приобретает система резервирования.

Питание различных железнодорожных стационарных потребителей, а также потребителей прилегающих к железной дороге районов осуществляется от одной и той же системы электроснабжения. Поэтому при ее проектировании и сооружении вопросам надежности и экономичности питания этих потребителей также уделяют необходимое внимание. При этом питание железнодорожных потребителей в большинстве случаев прямо или косвенно связано с надежностью работы данной железнодорожной линии и должно, поэтому обеспечиваться с высокой надежностью. Систему резервирования в схемах питания не тяговых потребителей выбирают с учетом их характера и значимости.

4. Задача

Исходные данные:

— род груза и вагонов – железная руда в полувагонах – 0,14;

— серия локомотива (электровоза) – ВЛ80;

— приведенные затраты на 1 локомотиво-час простоя на участке с бригадой (), руб. – 15,07;

— число вагонов в составе поезда (m), вагонов – 56;

— участковая скорость (Vуч ), км/ч – 50;

— длина участка между техническими станциями (lуч ), км – 200;

— среднее время нахождения транзитного поезда на технической станции (tтр ), час – 1 / 0,8.

При решении задачи необходимо:

1) определить приведенные затраты на один поездо-час простоя на участке маршрутных поездов;

2) определить коэффициент, учитывающий простой транзитного поезда на технической станции, примыкающей к участку;

3) дать описание основных показателей эксплуатационной работы (количественные и качественные);

4) дать понятие об обороте вагона и привести рисунок расчленения его на элементы (в процентах).

Решение:

Поезд представляет собой состав сцеплённых железнодорожных вагонов, приводимых в движение локомотивом.

Маршрутизация перевозок — это система организации отправления грузов маршрутами (целым составом поезда) с одной или нескольких железнодорожных станций назначением в пункты выгрузки, расположенные в одном районе. Осуществляется по планам маршрутизации, составленным на железных дорогах. Маршруты подразделяются на: отправительские, организуемые из вагонов, погруженных одним отправителем на одной станции; ступенчатые — из вагонов, погруженных разными отправителями на одной или нескольких станциях одного или двух участков; формируемые на специализированных маршрутных базах, которые создаются на выходах из районов массовой погрузки. По дальности следования отправительские и ступенчатые маршруты подразделяются на: местные (внутридорожные) — при следовании в пределах одной железной дороги, и сетевые — при следовании в пределах двух и более железных дорог. Маршруты, обеспеченные постоянно закрепленным составом вагонов для обращения между определёнными пунктами отправления и назначения, называются кольцевыми.

Приведенные затраты простоя на промежуточных станциях участка складываются из затрат на 1 локомотиво-час простоя с локомотивной бригадой и затрат на 1 вагоно-час простоя груженых вагонов с различными грузами, отгружаемыми маршрутами:

,

Где — приведенные затраты на 1 локомотиво-час простоя локомотива с бригадой на участке (на промежуточных станциях участка);

— затраты, связанные с простоем состава на участке в течение часа, руб.:

= (1 + kз ×Vуч ) ×m× свч ,

Где kз – коэффициент, учитывающий простой транзитного поезда на технической станции, примыкающей к участку:

,

Где tтр – среднее время нахождения транзитного поезда на технической станции, ч.;

lуч – длина участка между техническими станциями, км;

Vуч – участковая скорость, км/ч;

m – число вагонов в составе поезда, вагонов;

свч – среднее значение приведенных затрат на 1 вагоно-час просто вагона (с учетом времени нахождения вагонов во всех плановых видах ремонта), руб.

1 = (1 + 0,005 × 50) × 56 × 0,14 = 9,8 1 = (1 + 0,004 × 50) × 56 × 0,14 = 9,408

Минимум затрат достигается при втором варианте. На величину расходов оказывает непосредственное влияние среднее время нахождения транзитного поезда на технической станции. Таким образом, сокращение времени нахождения транзитного поезда на технической станции ведет к снижению приведенных затрат на 1 поездо-час простоя на участке маршрутного поезда… В свою очередь, сократить время нахождения транзитного поезда на технической станции можно путем снижения времени смены локомотивных бригад или времени смены локомотива поезда и приближением этого времени к нормативному.

Эксплуатационная работа характеризуется как количественными, так и качественными показателями, представленными на рис. 5.

Оборот вагона представляет собой цикл использования вагона, измеряемый от одной погрузки до следующей, измеряемое от одной его погрузки до след, в сутках и часах. В цикл входят время на погрузку, формирование поезда, следование вагона в составе поезда к месту выгрузки; простои вагона на участках и сортировочных станциях и под выгрузкой на станции назначения и т.д. Среднее время оборота вагона на железных дорогах определяется отношением затрат времени рабочего парка вагонов к числу погруженных вагонов. Понятие оборота вагона различают для разных категорий вагонов: для транзитных груженых вагонов (от приема до сдачи в груженом состоянии), для груженых вагонов, поступивших под разгрузку и затем используемых под погрузку (от приема в груженом состоянии до погрузки) и т.д. На оборот вагона оказывает существенное влияние величина полного рейса вагона. Элементы оборота вагона представлены на рис. 6.

Рис. 5. Основные показатели эксплуатационной работы

Рис. 6. Элементы оборота вагона

Заключение

Электроснабжение электрифицированных железных дорог осуществляется спец. системой, состоящей из тяговых подстанций (ТП), контактной сети (КС) и соединяющих их линий. На ТП электрическая энергия поступает по трёхфазным высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП) и после необходимого преобразования передаётся через питающие и отсасывающие линии в КС и далее электрическому подвижному составу (ЭПС).

К особенностям электроснабжения электрифицированных железных дорог относятся резкая неравномерность нагрузок устройств, трудность защиты от токов короткого замыкания, несинусоидальность и несимметрия токов (в системах переменного тока), влияние на линии связи, возврат энергии при рекуперативном торможении локомотивов. Для уменьшения колебаний подводимого к ЭПС напряжения и улучшения энергетических показателей системы используются трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой, компенсирующие и другие устройства.

Бесперебойное движение поездов обеспечивается высокой надёжностью устройств энергоснабжения, стационарными и передвижными резервными агрегатами ТП.

Методы выбора параметров устройств энергоснабжения электрифицированных железных дорог (мощности трансформаторов и выпрямителей, сечения проводов КС, мощности компенсирующих устройств, установок защиты и системы автоматического регулирования напряжения) существенно отличаются от применяемых в системах электроснабжения других объектов.

Список использованной литературы

1. Ефимов А.В., Галкин А.Г. Надежность и диагностика устройств электроснабжения железных дорог. — М.: УМК 2000. — 512 с.

2. Кочнев Ф.П., Сотников И.Б. Управление эксплуатационной работой железных дорог. — М.: Транспорт, 1990. – 424 с.

3. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог. – М.: Транспорт, 1982. – 528 с.

4. Почаевец В. Т. АСУ устройствами электроснабжения железных дорог. – М.: Маршрут, 2003. – 318 с.

5. Сотников И.Б. Эксплуатация железных дорог: в примерах и задачах. — М.: Транспорт, 1990. — 232 с.

6. Управление эксплуатационной работой и качеством перевозок на железнодорожном транспорте / Под ред. П.С. Грунтова.- М.: Транспорт, 1994. — 543 с.

Обновлено: 04.05.2023

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

студент группы ЭНС-07-2

доцент Молин Н. И.

В данном курсовом проекте произведен расчет системы электроснабжения электрической железной дороги, а именно 2-х путного участка, электрифицированного на однофазном токе промышленной частоты. Определена мощность и количество тяговых трансформаторов одной ТП, определено экономическое сечение проводов контактной сети, рассчитаны годовые потери в контактной сети, для раздельной и узловой схемы питания, произведён технико-экономический расчет для сравнения схем. Произведён расчет среднего уровня напряжения в контактной сети, рассчитаны минимальные токи К.З. и выбрана защита расчетного участка от тока К.З., а также рассчитано реактивное электропотребление расчетной ТП, мощность установки параллельной компенсации и ее параметры.

Курсовой проект содержит: рисунков 6; таблиц 10; формул 72.

Задание на курсовой проект

1. Определение мощности тяговой подстанции

1.1 Определение средних и эффективных значений тока поезда. ФКС ТП

1.2 Определение средних токов фидеров к/с для расчетных режимов расчетной ТП

1.3 Определение средних и эффективных токов плеч питания ТП

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

1.5 Расчет трансформаторной мощности

1.5.1 Основной расчет

1.5.2 Уточнение расчёта мощности трансформатор

1.5.3 Проверка трансформатора по максимальному току, максимально допустимому току и максимально допустимой температуре обмотки и масла

2. Определение экономического сечения проводов контактной сети одной МПЗ для раздельной и узловой схем питания

2.1 Проверка к/с по нагреву

2.2 Годовые потери энергии в к/с для двух схем питания

3. Технико-экономический расчет для сравнения раздельной и узловой схем питания

4. Расчет среднего уровня напряжения в к/с до расчетного поезда на условном лимитирующем перегоне

5. Расчет минимальных токов к.з. и максимальных рабочих токов для двух схем питания. Выбор схемы защиты к/с расчетного участка от токов к.з

5.2 Расчет уставок электронной защиты фидера к/с

6. Расчет реактивного электропотребления расчетной ТП, мощность установки параллельной компенсации и ее параметры

Список используемой литературы

Система электроснабжения электрифицированных железных дорог отличается от систем электроснабжения промышленных предприятий тем, что от неё получают питание движущиеся поезда, нетяговые железнодорожные потребители, промышленные, сельскохозяйственные и коммунальные потребители, находящиеся в зоне электрифицированной линии.

Устройства электроснабжения обладают высокой надёжностью работы, бесперебойностью электроснабжения, экономичностью. Широко применяются и разрабатываются новые, более совершенные и экономичные методы обслуживания и диагностического контроля элементов системы электроснабжения.

Одним из важных вопросов нормальной работы системы электроснабжения является поддержание уровня напряжения в тяговой сети в заданных пределах. Современные силовые трансформаторы, поставляемые нашей промышленностью, оборудуются устройствами для автоматического регулирования напряжения в системе тягового электроснабжения с использованием дросселей, а также устройства с автоматическим бесконтактным тиристорным регулированием. Эти устройства в сочетании с телеуправлением, имеющим свои каналы связи, ложатся в основу разработок по энергетической подсистеме автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом.

Задание на курсовой проект

Определить мощность тяговой подстанции (в качестве расчётной выбирается подстанция, расположенная ближе к середине участка), выбрать мощность и количество тяговых трансформаторов.

Определить экономическое сечение проводов контактной сети одной фидерной зоны для раздельной работы путей и узловой схемы.

Рассчитать годовые потери энергии в контактной сети для этих двух схем.

Провести проверку выбранного сечения поводов контактной сети по нагреванию.

Провести технико-экономический расчет по сравнению указанных выше схем питания.

Рассчитать перегонную пропускную способность с учетом уровня напряжения.

Произвести расчёт минимальных токов короткого замыкания и рабочих максимальных токов для обеих схем, выбрать схему защиты контактной сети от токов короткого замыкания.

Составить принципиальную схему питания и секционирования контактной сети расчётного участка.

Рассчитать реактивное электропотребление расчётной тяговой подстанции, мощность установки параллельной компенсации и ее параметры.

Схема участка с упрощенными тяговыми расчетами

Типы тяговых подстанций 1, 2.

Расположение тяговых подстанций:

Тип дороги – магистральная.

Тип рельсов – Р65.

Размеры движения: число пар поездов в сутки – 105.

Минимальный межпоездной интервал 0 = 8 мин.

Номинальное напряжение на шинах тяговых подстанций Uш = 27,5 кВ.

Продолжительность периода повышенной интенсивности движения

Трансформаторная мощность для районных потребителей S = 10 МВ*А.

Мощность короткого замыкания на вводах подстанции Sкз = 700 МВ*А

Эквивалентная температура в весенне-летний период и температура в период повышенной интенсивности движения после окна охлс = 30 С, охло = 15 С.

Длительность весенне-летнего периода nвл = 230 сут.

а) контактная сеть к = 4,6%;

б) посты секционирования п = 5,5%;

Исходная информация и расчет среднего и эффективного поездного тока для токов фидеров расчетной подстанции № 2 (разложенный ток поезда)

Цель контрольной работы показать развитие электрификации на железнодорожном транспорте.
Достижению заданной цели будет способствовать выполнение следующих задач:
дать понятие и определить назначение железнодорожной электрификации

Содержание работы

Введение 3
1. Понятие и назначение железнодорожной электрификации 4
2. История электрификации железнодорожного транспорта 6
3. Проблемы электрификации железнодорожного транспорта 9
4. Результаты электрификации железнодорожного транспорта 12
Заключение 15
Библиографический список 16

Файлы: 1 файл

электрификация жд транспорта (2).docx

1. Понятие и назначение железнодорожной электрификации 4

2. История электрификации железнодорожного транспорта 6

3. Проблемы электрификации железнодорожного транспорта 9

4. Результаты электрификации железнодорожного транспорта 12

Библиографический список 16

Введение

Актуальность темы. Электрические железные дороги являются основой нашей транспортной системы, они реализуют около 75% всего грузооборота железнодорожного транспорта. Ещё на рубеже 50 – 60-х годов СССР вышел на первое место в мире по протяжённости железных дорог с электрической тягой и по выполняемому ими грузообороту, а также по количеству и по суммарной мощности выпускаемого нашими заводами электроподвижного состава – электровозов и электропоездов.

Столь значительные количественные показатели сопровождались соответствующим развитием научно- исследовательских и конструкторских разработок по электрической тяге и электровозостроению. Поэтому электрические железные дороги представляют собой самостоятельную транспортную отрасль со своей специфической технической базой, включающей подвижной состав и энергоснабжение, со своей отраслевой наукой, а также с инфраструктурой, опирающейся на те отрасли транспортного машиностроения и электротехнической промышленности, которые обеспечивали производство оборудования для технической базы электрических железных дорог. В эту инфраструктуру входят такие строительные организации, обеспечивающие электрификацию: монтаж контактной сети, подстанций, линий электропередач, реконструкцию локомотивных и мотор-вагонных депо.

Цель контрольной работы показать развитие электрификации на железнодорожном транспорте.

Достижению заданной цели будет способствовать выполнение следующих задач:

  • дать понятие и определить назначение железнодорожной электрификации;
  • осветить историю электрификации железнодорожного транспорта;
  • обозначить проблемы в электрификации железных дорог;
  • показать результаты электрификации железнодорожного транспорта.

Понятие и назначение железнодорожной электрификации

Железнодорожная электрификация – оборудование действующих и вновь строящихся железных дорог комплексом устройств, обеспечивающих использование электроэнергии для поездов. В ходе электрификации осуществляется строительство тяговых подстанций и сооружений тяговой сети. Параллельно ведется монтаж линий освещения, автоблокировки, сигнализации, связи, электрической централизации и т.п.

Электрификация железных дорог осуществляется как в виде перевода существующих железных дорог на электрическую тягу, так и созданием новых электрифицированных ж. д 1 . На электрифицированных железных дорогах тяговые электродвигатели локомотивов (электровозов или электрических секциях пригородных поездов) получают энергию от контактной сети, подключенной к тяговой подстанции. Электрифицированная железная дорога одновременно решала еще одну важную задачу — осуществляет электроснабжение районов, прилегающих к дороге: промышленных и сельскохозяйственных предприятий. Для сравнения: в 1975 нетранспортным потребителям передано 26 млрд. кВт-ч при общем потреблении 48,9 млрд. кВт-ч, т.е. более 50%.

Система тягового электроснабжения классифицируется по роду и частоте тока, номинальному напряжению на токоприемниках эксплуатируемого электроподвижного состава. Получаемая в системе тягового электроснабжения электроэнергия расходуется в основном на тягу, а также используется для питания различных технических средств и электроустановок, принадлежащим службам дорог, депо и другим производственным подразделениям. В основном для передачи электроэнергии на подвижной состав используется контактный провод и реже контактный рельс. Изначально железнодорожная электрификация осуществлялась по системе постоянного тока, совершенствование которой и в дальнейшем сводилось к повышению напряжения в контактной сети. Там, где стыкуются электрифицированные железнодорожные линии с разными системами тягового электроснабжения, используют многосистемный ЭПС либо сооружают линии стыкования.

Созданию системы железнодорожной электрификации предшествуют электрические расчеты, целью которых является: определение необходимого числа тяговых подстанций и их наиболее эффективное расположение; определение параметров контактной сети (марки и площади сечения проводов, способы подвешивания, выбор типа опор и т.д.); оценка пропускной способности ж/д ветки по устройствам тягового электроснабжения; исследования режимов напряжения на токоприемниках ЭПС и взаимодействия их с контактной сетью, т.е. условия токосъема. Рассматриваются вопросы защиты сетей от токов короткого замыкания, повышения качества электроэнергии, защиты от блуждающих токов, предотвращения мешающего влияния тягового электроснабжения на работу смежных линий и устройств.

История электрификации железнодорожного транспорта

В начале 1899 года создан синдикат германских электротехнических фирм Сименс-Гальске, Унион, АЭГ. В том же году образован Большой русский банковский синдикат 1899 года для финансирования работ по электротехническому развитию. Важное место в планах как русских банков, так и германских электроконцернов в этот период занимали проекты электрификации российских железных дорог.

Первые проекты электрификации железных дорог были разработаны в самом начале XX века выдающимся инженером, потом академиком, Генрихом Осиповичем Графтио. Он же с 1907 года начал читать курс лекций Электрические железные дороги студентам Петербургского электротехнического института.

В 1912 году создано учредительное общество для строительства электрифицированного участка транссибирской железнодорожной магистрали Москва-Сергиев Посад.

В 1913 году началось строительство линии, электрифицированной на постоянном токе 1200 вольт между Петербургом и Петергофом. Были сооружены две электростанции в Екатерингофе и Ораниенбауме. Однако работы были прекращены в связи с Первой Мировой войной.

После Февральской революции Временное правительство пыталось привлечь зарубежный капитал к продолжению развития электрификации России. Было получено согласие ряда иностранных компаний, в частности американских (Вестингауз), на продолжение работ по электрификации железных дорог.

К 1918 году в России насчитывалось около шестидесяти проектов пригородных и магистральных электрических железных дорог.

24 марта 1920 года была создана Государственная комиссия по электрификации России в состав которой входил и Отдел по электрификации железных дорог. Разработанный Комиссией план ГОЭЛРО ставил задачу создать основной транспортный скелет из таких путей, которые соединяли бы в себе дешевизну перевозок с чрезвычайной провозоспособностью .

План предусматривал электрификацию на постоянном токе, но в качестве перспективной была рекомендована также система переменного тока промышленной частоты. Дальновидность такого решения была вполне подтверждена последующим развитием электрической тяги как в СССР, так и в мире 3 .

В Советском Союзе первые электропоезда стали курсировать в 1926 году на участке Баку – Сабунчи. Однако эта железная дорога находилась в ведении Бакинского горсовета и являлась, по сути, городским электрическим транспортом. В состав Закавказской железной дороги НКПС СССР электрифицированный участок Баку – Сабунчинской дороги был передан только в апреле 1940 года.

Итак, электрическая тяга прошла огромный путь развития, прочно вошла в повседневную жизнь железных дорог. Но этот путь еще далеко не закончен. Предстоит большая работа в области совершенствования техники электрифицированных линий. Требуется улучшить тягово-энергетические характеристики электроподвижного состава, прежде всего переменного тока, повысить его надежность, экономичность, ремонтопригодность. Многое надо сделать в области автоматизации процессов управления современными сложнейшими электровозами и электропоездами, унификации их электрооборудования и других основных элементов, на качественно более высокий уровень поднять систему ремонта и технического обслуживания с широким применением современных средств диагностики и др.

Целью курсового проекта является ознакомление с методикой расчета систем электроснабжения участков железных дорог, электрифицируемых на постоянном токе.

Проектирование системы электроснабжения электрической железной дороги представляет технико-экономическую задачу, в которой решается большой комплекс вопросов. Перечень этих вопросов представлен в справочнике /2/.

В учебном курсовом проекте нет возможности решить все вопросы проектирования системы электроснабжения, поэтому в нем:

– производится предварительный выбор расстояния между тяговыми подстанциями и сечения контактной сети для двух вариантов;

– рассчитываются основные электрические величины;

– определяется мощность и выбирается тип основного оборудования тяговых подстанций;

– выполняется проверка вариантов по граничным условиям;

– производится технико-экономическое сравнение вариантов;

– составляется и вычерчивается схема внешнего электроснабжения для наиболее экономичного варианта.

Первоначальные параметры отдельных сооружений и устройств в соответствии с Правилами устройства системы тягового электроснабжения следует выбирать исходя из условий эксплуатации без переустройства на следующие расчётные сроки:

– объём основных служебно-технических зданий, в том числе тяговых подстанций – 10 лет;

– площадь сечения проводов электрических линий и контактных сетей, количество агрегатов основного оборудования тяговых и понижающих подстанций – 5 лет.

Все расчеты производятся по исходным данным, приведенным в задании на курсовой проект.

1.1 Количество перевозимых грузов на расчетный год эксплуатации

Измеряется в млн. тонн и определяется по формуле:

где t – год эксплуатации, на который рассчитывается количество перевозимых грузов;

Pз – заданное количество перевозимых грузов, млн. т.;

p – прирост количества перевозимых грузов в год, %.

Количество перевозимых грузов должно быть определено на пятый P5 и десятый P10 годы эксплуатации:

1.2 Энергия, потребляемая поездом

Измеряется в Вт×ч и определяется по кривым потребляемого поездом тока:

где 1,15 – коэффициент, учитывающий потери электроэнергии при пуске и торможении электровоза;

Uэ – напряжение на токоприемнике электровоза, принимаемое равным 3000 В на постоянном токе;

Ii – среднее значение тока поезда на участке DSi кривой потребляемого тока, А;

к – количество участков, на которое разбита кривая тока;

hэ – коэффициент полезного действия электровоза, принимаемый рав-ным 0,87 для электровозов постоянного тока;

hэс – коэффициент полезного действия системы электроснабжения, при-нимаемый равным 0,91 для системы постоянного тока;

vт – заданная средняя техническая скорость движения поезда, км/ч;

Wр/W0 – отношение, показывающее соотношение между потребляемой энер-гией поездом заданной массы Qз и поездом массы Qп, для которого задана кривая потребляемого тока;

l – коэффициент мощности электровоза, вводится только для перемен-ного тока, l = 0,8.

Энергия, потребляемая поездом, определяется для четного Wч и нечетного Wн направлений.

Удельный расход энергии измеряется в и определяется по формуле:

где S – длина участка, на котором задана кривая потребляемого тока, км;

Q – масса поезда без учета массы локомотива, т;

G – масса локомотива, т.

Удельный расход энергии определяется в четном wч и нечетном wн направлениях:

1.4 Удельная мощность на десятый год эксплуатации

Удельная мощность в кВт/км на десятый год эксплуатации определяется при условии, что количества перевозимых грузов в четном и нечетном направлениях равны 0,5×P10

где 1,1 – коэффициент, учитывающий дополнительные потери энергии на маневры и в зимних условиях работы;

a1 – коэффициент тары;

8760 – число часов в году.

1.5 Расстояния между тяговыми подстанциями и сечения контактной подвески

Расстояние между тяговыми подстанциями определяется в зависимости от Pср по номограммам для двух вариантов. Одно из расстояний берется оптимальным, а второе меньше или больше оптимального. Результаты выбора приведены в табл. 1.

Одновременно выбираются марка и площадь сечения проводов контактной подвески с учётом того, что контактная сеть участков постоянного тока с системой 3,3 кВ, соответствующая нагрузкам первого расчётного срока, должна иметь не более одного усиливающего провода.

Таблица 1. Выбранные варианты

Расстояние между тяговыми подстанциями, км

Марка и площадь сечения проводов

Удельное сопротивление тяговой сети, Ом/км

Марки и площадь сечения проводов подвески выбраны по данным /1, табл. 2/.

1.6 Удельное сопротивление тяговой сети

Удельное сопротивление тяговой сети, Ом/км, для постоянного тока

где rэп – удельное сопротивление контактной подвески;

rэр – удельное сопротивление рельсов.

Определяется по формуле:

где rм – удельное сопротивление медного проводника длиной 1 км и сечением 1 мм 2 , равное 18,8 Ом×мм 2 /км;

Sм – сечение медных проводов, мм 2 ;

SА – сечение алюминиевых проводов, мм 2 ;

SПБСМ – сечение биметаллических проводов, мм 2 .

Определяется по формуле:

,(7)

где N – число ниток рельсов, равное 4 для двухпутного участка;

mp – масса погонного метра рельса, кг.

Значение удельного сопротивления тяговой сети вычисляется для обоих вариантов расстояний между тяговыми подстанциями:

Результаты вычислений заносятся в табл. 1.

1.7 Расположение тяговых подстанций для выбранных вариантов

Расположение тяговых подстанций для выбранных вариантов поясняется схемой, приведенной на рис. 1. На схеме указаны расстояния между подстанциями и их тип (опорная, отпаечная, транзитная).

Тип линии – двойная, уровень напряжения линии – 110 кВ.

Схема внешнего электроснабжения электрифицированной железной дороги обеспечивает питание тяговых подстанций на условиях, предусмотренных для потребителей с электроприёмниками первой категории, т.е. выход из работы одной из подстанций (секции шин) энергосистемы или питающей линии не приводит к отключению тяговой подстанции.

Для этого тяговые подстанции должны получают двухстороннее питание от двух подстанций энергосистемы или по двум радиальным линиям от разных систем шин одной подстанции энергосистемы, имеющей не менее двух источников питания.

При двухстороннем питании подстанций по одноцепной ВЛ число промежуточных подстанций (в том числе подстанций, не питающих тягу), включаемых как транзитные в рассечку ВЛ, между опорными подстанциями, как правило не должно быть более трёх.

От двухцепной ВЛ, при которой обе цепи подвешены на общих опорах, с двухсторонним питанием на участке между двумя опорными подстанциями рекомендуется обеспечивать питание следующего числа промежуточных подстанций (включая подстанции, не питающие тягу):

– для ВЛ 220 кВ не более пяти при электрической тяге как на постоянном, так и на переменном токе;

– для ВЛ 110 кВ не более пяти при электрической тяге на постоянном токе и трёх – на переменном токе.

При этом все подстанции должны быть транзитными, включаемыми поочерёдно в обе линии.

От двойной линии, когда одноцепные ВЛ размещаются каждая на своих опорах, с двухсторонним питанием на участке между опорными подстанциями рекомендуется обеспечивать питание следующего числа промежуточных подстанций (включая подстанции, не питающие тягу):

– для ВЛ 220 кВ – не более пяти при электрической тяге как на переменном, так и на постоянном токе;

– для ВЛ110 кВ – не более пяти при электрической тяге на постоянном и трёх – на переменном токе.

В этом случае можно чередовать транзитные и отпаечные подстанции.

Размещение тяговых подстанций выполнено с учетом данных рекомендаций.

Размещение тяговых подстанций для варианта 1 и варианта 2

2.1 Количество перевозимых грузов в сутки

Количество перевозимых грузов в сутки с учетом коэффициентов неравномерности на пятый год эксплуатации определяется по формуле:

где Р5 – количество перевозимых грузов на пятый год эксплуатации, т;

км, кс – заданные коэффициенты неравномерности количества перевозимых грузов соответственно по месяцам и суткам;

12 – число месяцев в году;

30 – число дней в месяце.

2.2 Количество пар поездов в сутки на пятый год эксплуатации

Определяется по формуле:

где величины и Q берутся из задания к курсовому проекту.

Время хода измеряется в мин. и определяется по формуле:

где L – расстояние между тяговыми подстанциями.

Время хода поезда вычисляется для обоих вариантов размещения тяговых подстанций.

2.4 График движения поездов

График движения поездов строится на период, равный 12 часам, для числа пар поездов N/2 для двух вариантов расстояний между тяговыми подстанциями. Поезда располагаются в графике произвольно, но интервал попутного следования не меньше заданного минимального. В графике предусмотрено технологическое окно, создано неравномерное распределение поездов во времени. Начало движения поездов в четном и нечетном направлениях выбрано произвольно. Сбоку от графика движения пристроены кривые потребляемого тока и номограмма для определения токов фидеров, узловая схема питания.

После построения производится равномерное сечение графика движения поездов через 10 мин и в каждом сечении подсчитывается число поездов, одновременно находящихся на межподстанционной зоне, для обоих вариантов.

Определяется число схем каждого типа:

m0 – на зоне питания нет поездов;

m1 – на зоне питания один поезд;

m2 – на зоне питания два поезда;

m3 – на зоне питания три поезда;

m4 – на зоне питания четыре поезда;

m5 – на зоне питания пять поездов.

Рассчитываются вероятности появления одновременно 0, 1, 2, 3, 4 и 5 поездов:

По результатам расчета строятся гистограммы распределения числа поездов (см. рис. 2 и 3).

3. Расчет необходимых электрических величин

Назначение расчетов системы электроснабжения и величины, определяемые при этих расчетах, изложены в /4/. В курсовом проекте используются два метода расчета – метод равномерного сечения графика движения поездов и аналитический.

3.1 Метод равномерного сечения графика движения поездов

При этом методе вначале надо рассчитать полученные при сечении графика движения поездов мгновенные схемы для разного числа поездов, одновременно находящихся на межподстанционной зоне (1, 2, 3,…, nм).

Для расчета схем с одним поездом целесообразно сечения провести более часто, разделив межподстанционную зону на 10 одинаковых отрезков.

При большем числе поездов (2, 3, и т.д.) надо из полученных при сечении графика движения поездов мгновенных схем каждого типа выбрать случайным образом по 3…5 схем, различающихся положениями поездов и потребляемыми токами.

Для каждой мгновенной схемы рассчитываются токи фидеров, плеч питания, тяговых подстанций, потери напряжения до поездов, потери мощности в целом для схемы. Данные расчета удобно представлены в табл. 2 и 3 для схем с одним поездом для обоих вариантов расстояний между тяговыми подстанциями и табл. 4 для схем с большим числом поездов для меньшего расстояния. В таблицах приняты следующие обозначения:

i1, i2, i3 – мгновенные токи поездов, полученные по кривым потребляемого тока для каждого положения поездов;

iA11, iA21, iБ31, iБ41 – доли токов первого поезда, приходящихся на фидеры подстанций А и Б, полученные с использованием номограммы;

С учетом равномерного расположения тяговых подстанций и одинаковых кривых потребляемого тока в межподстанционных зонах можно принять:

Duч, Duн – потери напряжения, соответственно до четного и нечетного поездов.

Dр – потери мощности в тяговой сети, определяемые для одного поезда отдельно для чётного и нечётного поездов, а для схем с большим числом поездов в целом для мгновенной схемы.

Распределение токов поездов по фидерам производится с помощью номограммы, которая показывает относительную долю тока поезда, приходящуюся на фидер.

По полученным мгновенным значениям на зоне питания для одного поезда вычисляются для двух вариантов:

Внедрение на транспорте автоматической блокировки, электрической и диспетчерской централизации, автоматических телефонных станций, многоканальных систем передачи и других устройств требует применения более совершенных источников электропитания. Начинают применять установки с полупроводниковыми выпрямителями, используют буферные системы питания. В настоящее время уменьшают число аккумуляторных батарей, повышают роль дистанционного питания, внедряют полностью автоматические электропитающие установки.

Содержание

РЕФЕРАТ………………………………………………………………….4
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..5
ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ………………………………….7
Характеристика технической оснащенности станции…………….7
Выбор системы электропитания станционных устройств. Структурно-функциональный состав ЭПУ поста ЭЦ………………………….7
ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА……………………………. 10
Расчет и выбор элементов ЭПУ поста ЭЦ………………………. 10
Схема фазирования питания станционных рельсовых цепей……32
ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И БЕЗОПАСНОСНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ……………………34
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………….37
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………….38

Работа содержит 1 файл

электропитание.docx

  1. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ………………………………….7
    1. Характеристика технической оснащенности станции…………….7
    2. Выбор системы электропитания станционных устройств. Структурно-функциональный состав ЭПУ поста ЭЦ………………………….7
    1. Расчет и выбор элементов ЭПУ поста ЭЦ………………………. 10
    2. Схема фазирования питания станционных рельсовых цепей……32

    СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ…………………….38

    РЕФЕРАТ

    Пояснительная записка содержит: 38 страниц, 1 рисунок, , 3 таблицы, 5 источников, чертежей – 3 листа.

    Приведены общие принципы организации электропитания устройств СЦБ и связи на железнодорожном транспорте, даны характеристики основных систем электропитания. Произведен выбор систем электропитания для станционных и перегонных устройств автоматики и телемеханики.

    Разработана структурная схема электропитающей установки поста ЭЦ, выполнены расчеты основных элементов ЭПУ, разработана функциональная схема ЭПУ поста ЭЦ.

    Разработаны мероприятия по охране труда при эксплуатации устройств электропитания.

    ВВЕДЕНИЕ

    Железнодорожный транспорт является одним из крупных потребителей электроэнергии.

    Электрическая энергия, необходимая для нормального функционирования аппаратуры автоматики, телемеханики и связи и других устройств в домах связи и постах ЭЦ и ДЦ, обеспечивается электроустановками (ЭУ), которые содержат:

    – устройства электроснабжения, состоящие из линий электропередачи (ЛЭП) и трансформаторных подстанций (ТП), обеспечивающих связь энергосистемой, преобразование и распределение напряжений переменного тока;

    – собственные электростанции, осуществляющие резервное электроснабжение;

    – сети электросилового оборудования и освещения, обеспечивающие электроэнергией системы вентиляции, отопления, оборудование мастерских и рабочее освещение производственных помещений;

    – электропитающие установки (ЭПУ) предназначены для преобразования, регулирования, распределения и обеспечения бесперебойной подачи различных напряжений переменного и постоянного тока, необходимых для нормальной работы устройств автоматики и связи.

    Внедрение на транспорте автоматической блокировки, электрической и диспетчерской централизации, автоматических телефонных станций, многоканальных систем передачи и других устройств требует применения более совершенных источников электропитания. Начинают применять установки с полупроводниковыми выпрямителями, используют буферные системы питания. В настоящее время уменьшают число аккумуляторных батарей, повышают роль дистанционного питания, внедряют полностью автоматические электропитающие установки.

    Технико-экономические показатели повышаются за счет использования новейших электротехнических материалов, применение интегрально-гибридной технологии; высоковольтных полупроводниковых приборов; повышение частоты тока в преобразователях электроэнергии; разработка новых методов проектирования с использованием возможностей вычислительной техники.

    Целью курсового проекта является разработка электропитающей установки; выбор системы электропитания станционных устройств; разработка структурно-функционального состава ЭПУ поста ЭЦ; расчет и выбор элементов ЭПУ поста ЭЦ; разработка схемы фазирования питания станционных рельсовых цепей; разработка организации эксплуатации и безопасного обслуживания устройств электропитания.

    ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ

    Характеристика технической осн ащенности станции

    Род тяги на участке – переменный ток; внешнее электроснабжение поста ЭЦ осуществляется от двух независимых источников (основной источник питания – ЛЭП, резервный – ЛЭП, ДГА, GB); тип поста ЭЦ – Сз-57; число подходов к станции – 2; число централизованных стрелок – 55; число стрелок, на местном управлении – 4. Станция расположена во влажной климатической зоне, подверженной снежным заносам. Станция оборудована фазочувствительными рельсовыми цепями частотой 25 Гц с путевыми реле типа ДСШ, кодируемые токами АЛСН частоты 25 ГЦ и стрелочными электроприводами СП-6 с электродвигателями типа МСП-0,25; маршрутные указатели отсутствуют.

    Выбор системы электропитания станционных устройств. Структурно-функциональный состав ЭПУ поста ЭЦ

    Устройства ЭЦ крупных станций (с числом стрелок более 30) относятся к потребителям особой группы I категории, поэтому они должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания и от местной электростанции (АДГА) с автозапуском при выключении обоих внешних источников. Используется безбатарейная система электропитания, при которой питание основных объектов ЭЦ (светофоров, стрелок, рельсовых цепей) осуществляется только переменным током 220В непосредственно от сети или через выпрямители (преобразователи частоты). Для исключения кратковременных перерывов в работе устройств ЭЦ используется контрольная батарея напряжением 24В.

    Емкость контрольной батареи должна обеспечивать питание реле и аварийного освещения в течение 2 часов и резервное питание ламп красных огней входных светофоров в течение 12 часов. В настоящее время для резервирования питания ламп красных и пригласительных огней входных светофоров контрольная батарея не используется, а резервирование осуществляется от аккумуляторных батарей, устанавливаемых у входных светофоров.

    При безбатарейной системе электропитания устройств ЭЦ в настоящее время используются щитовые электропитающие установки (ЭПУ), устанавливаемые на посту ЭЦ и комплектуемые типовыми панелями питания. Применяются панели серии ЭЦК следующих типов: ПВ-ЭЦК – вводная; ПР-ЭЦК – распределительная; ПВП-ЭЦК – выпрямительно- преобразовательная; ПСП-ЭЦК, ПСТ-ЭЦК – стрелочные; ПП25-ЭЦК – преобразовательная рельсовых цепей.

    Вводная панель ПВ-ЭЦК предназначена для ввода, контроля и начального распределения питания 380/220В по основным видам нагрузок.

    Распределительная панель ПР-ЭЦК служит для распределения питания переменного тока по отдельным нагрузкам ЭЦ, изолирования нагрузок от заземленной сети переменного тока, а также переключения светофоров, маршрутных указателей и табло на различные режимы питания.

    Выпрямительно- преобразовательная панель ПВП-ЭЦК служит для выпрямления трехфазного переменного тока в постоянный ток, автоматического заряда и содержания в буферном режиме аккумуляторной батареи 24В, преобразования постоянного тока батареи в переменный ток частотой 50Гц и напряжением 220В при отключении внешних сетей для гарантированного питания определенных нагрузок ЭЦ по переменному току, а также для питания аппаратуры постоянного тока напряжением 24 и 220В.

    Стрелочные панели ПСП-ЭЦК, ПСТ-ЭЦК предназначены для питания рабочих цепей стрелочных электроприводов постоянного тока (ПСП-ЭЦК) и трехфазного переменного тока (ПСТ-ЭЦК), а также электрообогрева контактов автопереключателей стрелочных электроприводов. преобразователь и применяются при батарейной системе питания.

    Преобразовательная панель ПП25-ЭЦК предназначена для питания фазочувствительных рельсовых цепей с путевыми реле типа ДСШ переменным током частотой 25Гц.

    Щит выключения питания типа ЩВП-73 устанавливается на посту ЭЦ в целях противопожарной безопасности и предназначен для быстрого и надежного одновременного отключения всех источников питания.

    Функциональная схема электропитающей установки поста ЭЦ показывается в однониточном изображении, за исключением цепей питания преобразователей частоты на панели ПП25-ЭЦК. Число фаз цепей межпанельных соединений и нагрузок обозначается на схеме количеством штрихов на ней.

    Так по заданию число стрелок на станции больше 30, то станция относится к особой группе первой категории. Поэтому необходимо использование безбатарейной схемы питания. Структурная схема ЭПУ поста ЭЦ представлена на чертеже И9.085.01.04.01.Э1. Функциональная схема ЭПУ поста ЭЦ представлена на чертеже И9.085.01.04.02.Э2.

    2 ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

    2.1. Расчет и выбор элементов ЭПУ поста ЭЦ

    2.1.1. Расчет преобразователя ППВ-1

    От полупроводникового преобразователя типа ППВ – 1, входящего в состав панели ПВП – ЭЦК, получают питание в случае отключения всех источников переменного тока нагрузки гарантированного питания, приведенные в таблице 1.

    В целях повышения КПД преобразователя ППВ – 1 предусмотрена возможность настройки преобразователя на номинальные мощности 0,3; 0,6; и 1,0 кВт. Настройка производится по результатам расчета максимальной мощности нагрузок .

    Рассчитаем максимальную (пиковую) мощность нагрузок ППВ-1:

    где – суммарная максимальная активная мощность нагрузок,

    – суммарная максимальная реактивная мощность нагрузок .

    Согласно рассчитанному значению, настраиваем преобразователь на номинальную мощность Рном =300 Вт.

    Вычислим коэффициент мощности нагрузки:

    Так как cosjM > 0,9, то допустимая нагрузка на преобразователь может быть выше номинальной. Определим допустимую мощность нагрузки по формуле:

    Определим средний коэффициент мощности нагрузок ППВ-1:

    где РН – суммарная активная средняя мощность,

    QН – суммарная реактивная средняя мощность.

    Определим коэффициент загрузки ППВ-1:

    где Рном – номинальная мощность преобразователя с учетом его настройки на пиковую мощность нагрузки.

    Определим КПД преобразователя по формуле:

    Для нахождения частных значений КПД φ и н воспользуемся графиком, представленным на рисунке 1:

    Рисунок 1 – График зависимости

    По графику видно, что приблизительно ηн=ηφ=0,82

    Определим величину потребляемого тока преобразователем от аккумуляторной батареи :

    где Uб – номинальное напряжение аккумуляторной батареи, Uб = 24 В.

    Вывод: В данном пункте курсового проекта произведен расчет нагрузок полупроводникового преобразователя-выпрямителя типа ППВ-1, который показан в таблице 1. Произведена настройка преобразователя на номинальную мощность Рном =300 Вт. Определен ток, потребляемый преобразователем от аккумуляторной батареи, Iп = 12,8 А

    Таблица 1- Расчет нагрузок полупроводникового преобразователя-выпрямителя типа ППВ-1

    Читайте также:

        

    • Реферат представление о культуре в средние века
    •   

    • Реферат на тему витая пара
    •   

    • Синарский трубный завод реферат
    •   

    • Загадки древних цивилизаций реферат
    •   

    • Подвижные и неподвижные соединения деталей реферат

16

Лекция №6

Сооружения и устройства Электроснабжения железных дорог

Железнодорожный
транспорт потребляет около 7 % энергии,
производимой электростанциями России.
В основном она расходуется на обеспечение
тяги поездов и питания нетяговых
потребителей железнодорожной
инфраструктуры, к которым относятся
станции, депо, мастерские и устройства
регулирования движения поездов. Кроме
того, к системе электроснабжения железной
дороги могут быть подключены расположенные
вблизи нее предприятия и небольшие
населенные пункты.

Электрические
железные дороги получают электрическую
энергию от энергосистем, объединяющих
в себе несколько электростанций.
Электрическая энергия от генераторов
электростанций передается через
электрические подстанции, линии
электропередачи различного напряжения
и тяговые подстанции. На последних
электрическая энергия преобразуется
к виду (по роду тока и напряжения),
используемому в локомотивах, и по тяговой
сети передается к ним.

Принциниальная
схема электроснабжения электрифицированной
железной дороги представлена рис. .6.1.
Она состоит из внешней (электростанции,
районные трансформаторные подстанции,
сети и линии электропередач) и тяговой
(тяговые подстанции и электротяговая
сеть) частей.

Рис. .6.1. Принципиальная
схема электроснабжения электрифицированной
железной дороги:

1
линия, связывающая энергосистемы; 2
гидроэлектростанция;
3
тепловая электростанция; 4
— атомная
электростанция; 5— районная трансформаторная
подстанция; 6
— районная
линия высокого напряжения; 7 — тяговая
подстанция; 8
— питающая
линия; 9
контактная сеть; 10
— рельсовая
(отсасывающая) линия

Вся совокупность
устройств, начиная от генератора
электростанции и кончая тяговой сетью,
составляет систему электроснабжения
электрифицированных железных дорог.
Как отмечалось, от этой системы питаются
электрической энергией, помимо собственно
электрической тяги (электровозы и
электропоезда), также все нетяговые
железнодорожные потребители и потребители
прилегающих районов. Поэтому электрификация
потребители железных дорог решает не
только транспортную проблему, но и
способствует решению важнейшей
хозяйственной проблемы-электрификации.

На тепловых,
гидравлических и атомных электростанциях
вырабатывается трехфазный переменный
ток напряжением 6…21 кВ и частотой 50 Гц.
Для передачи электрической энергии к
потребителям напряжение на трансформаторных
подстанциях повышают до 750 кВ в зависимости
от протяженности высоковольтных линий
электропередачи (ЛЭП). Вблизи мест
потребления электроэнергии напряжение
понижают до 220 кВ и подают в районные
сети, к которым наряду с другими
потребителями подключены тяговые
подстанции электрифицированных железных
дорог и трансформаторные подстанции
дорог с автономной тягой.

Главные преимущества
электрической тяги перед автономной
(имеющей генераторы энергии на самом
локомотиве) определяются централизованным
электроснабжением и сводятся к следующему:

1. Производство
электрической энергии на крупных
электростанциях приводит, как всякое
массовое производство, к уменьшению ее
стоимости, увеличению их к.п.д. и снижению
расхода топлива.

2. На электростанциях
могут использоваться любые виды топлива
и, в частности, малокалорийные –
нетранспортабельные (затраты на
транспортировку которых не оправдываются).
Электростанции могут сооружаться
непосредственно у места добычи топлива,
вследствие чего отпадает необходимость
в его транспортировке.

3. Для электрической
тяги может использоваться гидроэнергия
и энергия атомных электростанций.

4. При электрической
тяге возможна рекуперация (возврат)
энергии при электрическом торможении.

5. При централизованном
электроснабжении потребная для
электрической тяги мощность практически
не ограничена. Это дает возможность в
отдельные периоды потреблять такие
мощности, которые невозможно обеспечить
на автономных локомотивах, что позволяет
реализовать, например, значительно
большие скорости движения на тяжелых
подъемах при больших весах поездов.

6. Электрический
локомотив (электровоз) в отличие от
автономных локомотивов не имеет
собственных генераторов энергии. Поэтому
он дешевле и надежнее автономного
локомотива.

7. На электрическом
локомотиве нет частей, работающих при
высоких температурах и с возвратно –
поступательным движением (как на
паровозе, тепловозе), что определяет
уменьшение расходов на ремонт локомотива.

Однако преимущества
электрической тяги, создаваемые
централизованным электроснабжением,
для своей реализации требуют сооружение
специальной системы электроснабжения,
затраты на которую, как правило,
значительно превышают затраты на
электроподвижной состав.

Основной задачей
системы электроснабжения является
обеспечение эксплуатационной работы
железной дороги. Для этого необходимо,
чтобы мощность всех элементов системы
электроснабжения была достаточной для
обеспечения потребной каждому локомотиву
мощности при самых разнообразных
условиях работы железнодорожной линии.

Эти задачи могут
быть решены только при правильно
выбранных параметрах системы
электроснабжения, обеспечивающих работу
оборудования в допустимых для него
пределах по нагрузке и необходимое
качество электрической энергии (в первую
очередь уровень напряжения), а также
при обеспечении необходимого резерва.
Рассмотрим несколько детальнее
поставленные требования.

Известно, что
недопустимое для данного элемента
электрической установки увеличение
нагрузки может привести к выходу его
из строя. С другой стороны, увеличение
номинальной мощности любого элемента
и, следовательно, допустимой для него
нагрузки связано с увеличением затрат.
Поэтому необходимо уметь выбирать
параметры всех устройств системы
электроснабжения так, чтобы они
бесперебойно работали в течение времени,
определяемого их нормальным сроком
службы, и вместе с тем требовали
минимальных затрат.

Наряду с этим на
электрифицированных железных дорогах
неизбежны редко встречающиеся случайные
сочетания нагрузок (расположение
поездов), вызванные особыми условиями
эксплуатации, например, пропуск поездов
с минимальными межпоездными интервалами
после снежных заносов или не предусмотренных
детальных перерывах движения и др. Такие
сочетания нагрузок предъявляют к системе
электроснабжения весьма высокие
требования.

Следует заметить,
что редко встречающиеся сочетания
нагрузок при выборе параметров системы
электроснабжения не всегда принимают
во внимание, пропуск же поездов в этих
случаях регулируется диспетчером с
учетом возможностей системы
электроснабжения.

Передача электрической
энергии по проводам связана с некоторым
понижением напряжения у потребителя,
тем большим, чем больше потребляемая
их мощность и чем дальше от питающего
центра он расположен.

Вопрос поддержания
определенного значения напряжения в
сети у поезда является весьма важным
для обеспечения нормальной работы
электрифицированных железных дорог.

Способы поддержания
напряжения на необходимом уровне
определяются техническими и экономическими
соображениями.

Бесперебойность
и экономичность работы электрифицированной
дороги зависят от резервирования
различных элементов устройства. Учитывая
важность надежной работы электрифицированной
железной дороги для обеспечения
перевозочного процесса при всех условиях
и особенно то, что электрическая тяга,
как правило, работает на наиболее
грузонапряженных магистралях, большое
значение приобретает система
резервирования.

Чтобы обеспечить
надежное питание электроэнергией
тяговой сети железнодорожного транспорта,
как правило, предусматривают ее
подключение к двум независимым источникам.
В отдельных случаях допускается питание
от двух одноцепных линий электропередачи
или одной двухцепной.

Питание различных
железнодорожных стационарных потребителей,
а также потребителей прилегающих к
железной дороге районов осуществляется
от одной и той же системы электроснабжения.
Поэтому при ее проектировании и сооружении
вопросам надежности и экономичности
питания этих потребителей также уделяют
необходимое внимание. При этом питание
железнодорожных потребителей в
большинстве случаев прямо или косвенно
связано с надежностью работы данной
железнодорожной линии и должно, поэтому
обеспечиваться с высокой надежностью.
Систему резервирования в схемах питания
не тяговых потребителей выбирают с
учетом их характера и значимости.

Электрифицированные
железные дороги оказывают различные
мешающие влияния на смежные сооружения.
Так, на дорогах переменного тока в
питающей трехфазной системе нарушается
симметрия токов и напряжений, что ведет
к дополнительным потерям электрической
энергии, к понижению мощности генераторов
и двигателей или уменьшению срока их
службы. Поэтому принимаются меры для
ограничения не симметрии.

Токи и напряжения
в тяговой сети дорог переменного тока
несинусоидальные, что усиливает
электрическое и магнитное влияние на
расположенные в близи линии, нарушая
их работу, а иногда и создавая опасность
для персонала и оборудования.

В результате
воздействия электромагнитного поля
переменного тока на металлические
конструкции и коммуникации, расположенные
вдоль железнодорожных путей, в них
появляется опасное для людей напряжение,
а в линиях связи и автоматики возникают
помехи. Поэтому применяют особые меры
защиты сооружений. Затраты на такие
защитные меры, как улучшение электрической
изоляции между рельсами и землей, замена
воздушных линий кабельными или
радиорелейными и др.

На линиях постоянного
тока в токе тяговой сети также имеются
гармонические составляющие, мешающие
нормальной работе устройств связи.
Поэтому при проектировании системы
электроснабжения для ограничения этих
влияний приходится принимать специальные
меры.

Локомотивы на
электрифицированных железных дорогах
питаются через тяговую сеть, где одним
из проводов является контактная подвеска,
а вторым – рельсовый путь. Последний
же не изолирован от земли, вследствие
чего большая часть тока течет по земле
как по проводнику, присоединенному
параллельно к рельсам. Если вблизи от
железной дороги (на расстоянии даже в
несколько километров) в земле уложены
металлические трубопроводы или кабели
с металлической оболочкой, то токи
протекают и по ним и приводят к вредным
последствиям. На дорогах постоянного
тока ответвление токов в подземные
сооружения может привести к их разрушению,
а, кроме того, создает на них опасные
потенциалы. Особая опасность разрушения
от электрической коррозии грозит
транспортным сооружениям (фундаментам
опор, арматуре железобетонных опор,
искусственных сооружений и пр.). Поэтому
для участников постоянного тока защита
от электрокоррозии является одной из
важных задач.

Особое место в
системе электроснабжения с точки зрения
обеспечения надежной работы занимает
контактная сеть. Эта часть системы
электроснабжения не может иметь резерва,
а ее обслуживание связанно с затруднениями,
особенно в условиях интенсивного
движения. Большую часть работ ведут на
сети под напряжением со специально
устроенных изолирующих съемных вышек
или отключают поочередно небольшие
участки сети.

Это создает сложные
условия для обслуживающего персонала
и требует особого внимания к обеспечению
безопасности работ. Все эти вопросы
необходимо принимать во внимание, когда
сравниваемые возможные технические
решения не равноценны по условиям
обслуживания контактной сети.

Система
электроснабжения электрифицированных
железных дорог состоит из двух частей:

– первичной (или
внешней) части системы электроснабжения,
включающей в себя все устройства от
электрической станции до линии передачи
(включительно), подводящих энергию к
тяговым подстанциям;

– тяговой части
системы электроснабжения, состоящей
из тяговых подстанций и тяговой сети.

Тяговая сеть
состоит из контактной (питающей) и
рельсовой (отсасывающей) сетей.

Рельсовая сеть
представляет собой рельсы, имеющие
стыковые электрические соединения, по
которым проходит тяговый ток.

Для сокращения
потерь электроэнергии и обеспечения
нормального режима работы устройств
автоматики и телемеханики на таких
линиях предусматривают следующие
особенности устройства верхнего строения
пути:

– к головкам рельсов
с наружной стороны колеи приваривают
медные стыковые соединители (рис. 6.2),
снижающие электрическое сопротивление
рельсовых стыков;

– рельсы изолируют
от железобетонных шпал с помощью
резиновых прокладок, а в случае применения
деревянных шпал их пропитывают
креозотом;

– используют
щебеночный балласт, обладающий хорошими
диэлектрическими свойствами, и между
подошвой рельса и балластом обеспечивают
зазор не менее 3 см;

– на линиях,
оборудованных автоблокировкой и
электрической централизацией, применяют
изолирующие стыки (для того чтобы
пропускать тяговый ток в обход их,
устанавливают дроссель-трансформаторы
или частотные фильтры).

Рис. 6.2. Стыковой
соединитель

Контактная сеть
— это совокупность проводов, конструкций
и оборудования, обеспечивающих передачу
электрической энергии от тяговых
подстанций к токоприемникам электрического
подвижного состава.

Основным требованием
к конструкции контактной сети является
обеспечение надежного постоянного
контакта провода с токоприемником
независимо от скорости движения поездов,
климатических и атмосферных условий.
В контактной сети нет дублируемых
элементов, поэтому ее повреждение может
повлечь за собой нарушение установленного
графика движения поездов.

В соответствии с
назначением электрифицированных путей
используют простые и цепные воздушные
контактные сети.

На второстепенных
станционных и деповских путях при
сравнительно небольшой скорости движения
может применяться простая контактная
подвеска, представляющая собой свободно
висящий провод, который закреплен на
опорах.

При высокой скорости
движения провисание контактного провода
должно быть минимальным. Это обеспечивается
конструкцией цепной подвески (рис. 3), в
которой контактный провод между опорами
подвешен не свободно, как в простой
подвеске, а прикреплен к несущему тросу
с помощью часто расположенных проволочных
струн. Благодаря этому расстояние между
поверхностью головки рельса и контактным
проводом остается практически постоянным.
Для цепной подвески в отличие от простой
требуется меньше опор: они располагаются
на расстоянии 70…75 м друг от друга.

В соответствии с
ПТЭ высота контактного провода над
поверхностью головки рельса на перегонах
и станциях должна составлять не менее
5750 мм, а на переездах — 6000…6800 мм.

В горизонтальной
плоскости контактный провод расположен
зигзагообразно относительно оси пути
с отклонением у каждой опоры
на ±300
мм. Благодаря этому обеспечиваются его
ветроустойчивость и равномерное
изнашивание контактных пластин
токоприемников.

Рис. 6.3. Цепная
подвеска:

1
опора; 2
тяга; 3 —
консоль; 4,
9
— изоляторы;

5 — несущий
трос; 6
контактный провод; 7 — струна;

8
фиксатор.

.

Рис.6. 4.
Профиль контактного провода МФ

Контактный провод
изготавливают из твердотянутой
электролитической меди. Он может иметь
площадь сечения 85, 100 или 150 мм2.
Наиболее распространены медные фасонные
(МФ) провода (рис. 4). Для увеличения срока
службы контактных проводов используют
различные технические решения (сухая
графитовая смазка медных накладок на
полозе токоприемника и др.), снижающие
их износ.

Схема оснащения
контактными проводами станционных
путей зависит от их назначения и типа
станции. Над стрелочными переводами
контактная сеть имеет так называемые
воздушные стрелки, образуемые пересечением
двух контактных подвесок.

На железных дорогах
применяют металлические (высотой до
15
м) и железобетонные (до 15,6 м) опоры
контактной сети (рис. 5).

Рис.6. 5. Опоры
контактной сети:

а
консольные железобетонные; б
— металлические
для гибких

поперечин; в
— железобетонные
для жестких поперечин;

1 — лежень;
2 — диафрагма;
3
раскос решетки; 4
— стойка; 5
ригель; 6
— фиксирующий
трос.

Расстояние от оси
крайнего пути до внутреннего края опор
на прямых участках должно составлять
не менее 3100 мм. На существующих линиях,
оборудованных контактной сетью, и в
особых случаях на электрифицируемых
линиях допускается сокращение указанного
расстояния до 2450 мм — на станциях и до
2750 мм — на перегонах.

Устройство тяговой
подстанции зависит от системы электрической
тяги, применяемой на железной дороге,
т. е. определяется родом тока и напряжения,
применяемого в контактной сети, а также
напряжением и системой тока источника
энергии первичной части схемы питания.

Как правило,
электрифицированная железная дорога
получает питание от энергосистемы, а
не от одной электрической станции.

Электроэнергетическое
хозяйство всех стран мира строится по
принципу концентрации производства
электрической энергии на крупных
электрических станциях, которые с
помощью линий электропередачи соединяются
в энергетические системы.

В процессе развития
энергетические системы охватывают все
большее число электрических станций,
а сами эти станции строятся на все
возрастающие мощности. Соединение
электростанций в одну систему приносит
больше выгоды, перекрывающие затраты
на сооружение специальных линий
электропередачи, соединяющих собой эти
станции.

Мощность
электростанции должна быт достаточной,
чтобы в любой момент удовлетворить
спрос потребителей, получающих от нее
питание. Потребители же в общем случае
расходуют в разное время различную
мощность и характеризуются как общим
количеством потребляемой ими энергией,
так и максимумом требуемой мощности в
отдельные отрезки времени. Максимумы
мощности потребителей часто не совпадают
по времени, поэтому максимум мощности,
требуемой от электрических станций,
как правило, меньше суммы максимумов
мощностей потребителей. Использование
электрических станций тем выше, чем
больше к ним подключено потребителей.
Еще больший эффект такого использования
достигается соединением нескольких
станций в энергосистему. Соединение
нескольких электрических станций между
собой позволяет также сократить число
резервных агрегатов, т. е. еще больше
повысить степень их использования.
Соединение в одной системе тепловых
электростанций и гидроэлектростанций
позволяет в многоводные периоды
передавать большую часть нагрузки на
гидростанции, в отдельных случаях
загружая тепловые станции только
выработкой реактивной мощности, получая
тем самым значительную экономию топлива.

Современная мощная
энергетическая система может включать
в себя различные электрические станции,
линии электропередачи различного
напряжения и соответственно различного
напряжения трансформаторные подстанции.

Соединение между
собой отдельных энергосистем специальными
линиями электропередачи, так называемыми
линиями межсистемной связи дает, по
существу, те же преимущества. что и
соединение станций в одну энергосистему.

В реальных условиях
электрическая энергия преобразовывается
на ряде подстанций и питает ряд
локомотивов. Схемы питания электрифицированных
железных дорог от энергосистемы весьма
разнообразны. Они в большей мере зависят
от применяемой системы электрической
тяги, а также от конфигурации самой
энергосистемы.

Под напряжением
системы электрической тяги понимают
номинальное напряжение, на которое
изготавливается электроподвижной
состав (ЭПС). Оно является номинальным
напряжением в контактной сети. Напряжение
на шинах подстанции обычно принимают
на 10% выше этого значения. На всех схемах
напряжение в тяговой сети указано равным
номинальному напряжению ЭПС.

Контактная сеть и линии электропередач системы электроснабжения железной дороги

Министерство транспорта Российской
Федерации

Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“Дальневосточный государственный
университет путей сообщения”

Кафедра: ” Электроснабжение
транспорта ”

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Контактная сеть и линии
электропередач

Выполнил: Морозов Н.С.

г. Хабаровск 2012


Содержание

Введение

1. Исходные данные

2.Определение нагрузок на провода и натяжений в проводах контактных
подвесок в расчетных режимах

2.1 Режим максимального ветра

2.1.1 Режим гололёда с ветром

2.1.2 Определение натяжений в проводах

2.2 Определение максимально допустимых длин пролётов

2.2.1 Приближение первое

2.2.2 Приближение второе

2.2.3 Приближение третье

2.2.4 Сравнение максимально допустимой длины пролета с номограммами

2.3 Выбор способа прохода контактной подвески под пешеходным
мостиком

2.4 Составление схемы питания и секционирования

2.5 Трассировка контактной сети на станции

2.6 Расчет анкерного участка на главном пути станции

2.6.1 Определение длины эквивалентного пролёта

2.6.2 Выбор режима с максимальным натяжением несущего троса

2.6.3 Расчет и построение зависимости

2.6.4 Определение натяжения несущего троса при всех расчетных режимах

2.6.5 Определение натяжения несущего троса при беспровесном
положении контактного провода

2.6.6 Составление монтажной таблицы натяжения несущего троса

2.6.7 Расчет и построение монтажных кривых стрел провеса несущего
троса и контактного провода

2.7 Подбор промежуточной консольной опоры

2.8 Определение общей стоимости контактной сети

Заключение

Список литературы


Введение

Эксплуатационная длина электрифицированных железных дорог
России составляет свыше 41 тыс. км – примерно половину длины всего полигона
железных дорог России (86 тыс. км). Если учесть пути станций и то, что
большинство электрифицированных линий России двухпутные, то развернутая длина
ее контактной сети составляет порядка 80 тыс. км. Электрифицированные железные
дороги обеспечивают до 70 % перевозок по России.

Контактная сеть – это часть электротяговой сети, состоящая из
контактных подвесок с проводами или жестких рельсов вместе с расположенными
вдоль электрифицированных путей опорно-поддерживающими, изолирующими,
защитными, секционирующими и диагностическими устройствами и служащая для
подвода электрической энергии к подвижному составу через непосредственные
контакты с его токоприемниками. Среди элементов, образующих электрифицированную
железную дорогу, на устройства контактных сетей приходится до 30-45 %
капиталовложений. Основные требования к контактным сетям – передача
электроэнергии и обеспечение надежного, экономичного и экологически чистого
токосъема в расчетных метеоусловиях при установленных максимальных скоростях
движения, типах токоприемников и значениях токов ЭПС. Эти положения
закладываются в технических условиях для конкретных типов контактных сетей по
всем их подсистемам.

Контактная сеть является одним из основных и дорогостоящих
элементов системы электроснабжения электрифицированных железных дорог,
предназначена для работы на открытом воздухе и подвергается воздействию
климатических факторов внешней среды, работает в сложных метеорологических
условиях, не имеет резерва, но должна обеспечивать надёжный токосъем при
заданных скоростях движения и весах поездов. Поэтому при её проектировании
необходимо обеспечить механическую прочность и устойчивость всех её элементов:
проводов, опорных и поддерживающих устройств с учётом экономической
целесообразности их практического применения. Для проектирования задаётся
станция железной дороги переменного тока, для которой необходимо спроектировать
контактную сеть.

контактная сеть электроснабжение


1. Исходные
данные

Номер варианта задания и схемы станции: 14

Климатические условия и другие данные

Таблица 1

Параметры

единицы

Низшая
температура

0С

-50

Высшая
температура

0С

40

Максимальная
расчётная скорость ветра

м/с

28

Расчётная
скорость ветра при гололёде

м/с

17

Толщина стенки
гололёда

мм

10

Максимальная
скорость движения

км/ч

150

Примечания:

. Температура гололёдных образований – 50С;

. Температура при максимальном ветре Uоmax +50С;

. Принять гололёд цилиндрической формы с плотностью 0,9 г/см3
[3]

Цепная подвеска:

) на главных путях станции и перегона: М-120 + МФ-100

) на боковых путях станции: ПБСМ-70+ МФ-85

На перегоне цепная подвеска одинарная, компенсированная,
полукосая на прямых и вертикальная – на кривых участках пути, с рессорными
струнами.

На станции на главном и боковых путях цепная подвеска
полукомпенсированная с рессорным тросом.


2.
Определение нагрузок на провода и натяжений в проводах контактных подвесок в
расчетных режимах

2.1 Режим
максимального ветра

Расчет производим согласно методике, изложенной в [1].

Вертикальная нагрузка на несущий трос, даН/м, от веса проводов
контактной подвески:

,

где даН/м – нагрузка от веса 1м несущего троса
М – 120 [1];

даН/м – нагрузка от веса 1м контактного провода МФО-100 [1];

 – число контактных проводов;

 даН/м – нагрузка от собственного веса струн и зажимов;

 даН/м.

Горизонтальные нагрузки от воздействия ветра на несущий трос и
контактный провод, даН/м:

где м/с – максимальная скорость ветра;

 мм – диаметр несущего троса М – 120 [1];

 мм – высота сечения контактного провода МФО-100 [1];

, – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления ветру для
несущих тросов и одиночных контактных проводов, соответственно, контактной
подвески с учётом зажимов и струн и формы контактного провода [1];

даН/м,

 даН/м.

Результирующая нагрузка на несущий трос:

,

, даН/м.

2.1.1 Режим
гололёда с ветром

Вертикальная нагрузка от веса гололёда на несущий трос и
контактный провод:

,

где мм – толщина гололёда несущего троса [1];

,

где мм – толщина гололёда на контактном
проводе [1];

мм и мм – высота и ширина сечения к. п МФО-100
[1];

 – средний диаметр контактного провода, мм;

, мм

, даН/м

, даН/м

Полная вертикальная нагрузка от веса гололёда на проводах
контактной подвески, даН/м:

,

где  даН/м – равномерно распределённая по
длине пролёта вертикальная нагрузка от веса гололёда на струнах и зажимах [3];

, даН/м

Горизонтальная нагрузка от ветрового воздействия на покрытые
гололёдом несущий трос и контактный провод, даН/м:

Результирующая нагрузка на несущий трос, даН/м:

,

 даН/м;

даН/м;

, даН/м.


2.1.2
Определение натяжений в проводах

Натяжение контактного провода МФ-100 принимаем –  даН [1].

Натяжения несущего троса определяем по приложению 4 [1]

максимальное натяжение =2000 даН

номинальное натяжение  даН

в режиме ветра max
интенсивности = 1600 даН

в режиме гололеда с ветром = 1700 даН

при беспровесном положении контактного провода даН

2.2
Определение максимально допустимых длин пролётов

Для расчёта допустимой длины пролёта подвески главного пути
используем методику последовательного приближения. Максимальная длина пролёта
определяется

где  коэффициент на прямой, зависящий от
скорости ветра

Где коэффициент, учитывающий прогиб опор на
уровне контактного провода под воздействием ветровой нагрузки на опоры и
провода [1]

 наибольшее горизонтальное отклонение контактного провода от оси
токоприемника в пролете [1]

 зигзаг контактного провода на прямом участке [1]

2.2.1
Приближение первое

Условно принимаем =1, =0. Получаем

м

2.2.2
Приближение второе

По найденной длине пролета определяем

Коэффициент  определяется по выражению

где  коэффициент, учитывающие пульсацию ветра,
принимается из [1]

 коэффициент, зависящий от длины пролёта, принимается из [1]

 коэффициент динамичности, зависящий от нагрузки веса контактного
провода , принимается из [1]

Коэффициент, учитывающий упругие деформации провода при его
отклонении, определяется по формуле

где  коэффициент, зависящий от длины пролёта,
принимается из [1]

 коэффициент, зависящий от скорости ветра, принимается из [1]

 коэффициент, зависящий от нагрузки веса контактного провода , принимается из [1]

 нагрузка от веса контактного провода подвески свободного от
гололёда в расчётном режиме максимального ветра, или с учётом веса гололёда на
них в расчётном режиме гололёда с ветром

 даН/м

Рассчитываем  с учетом ,

где удельная эквивалентная нагрузка,
учитывающая взаимодействие несущего троса и контактного провода при ветровом их
отклонении  коэффициент, учитывающий прогиб опор на
уровне несущего троса под воздействием ветровой нагрузки на опоры и провода [1]
 высота гирлянды изоляторов несущего троса
из трех изоляторов [1] средняя длина струны в средней части
пролета  натяжение несущего троса контактной
подвески в расчетном режиме

где  конструктивная высота контактной подвески

 натяжение несущего троса контактной подвески при беспровесном
положении контактного провода

, м

даН/м

Рассчитаем

м

Согласно методу разница между двумя последовательно полученными
длинами  не должна превышать 5%. Проверим выполнение этого условия:

%

Условие не выполняется, следует уточнить расчет.

 

2.2.3
Приближение третье

Рассчитываем  с учетом , расчет  как и при втором приближении, получаем =1,14

даН/м

Определяем

м

Согласно методу разница между двумя последовательно полученными
длинами  не должна превышать 5%. Проверим выполнение этого условия

%

Условие выполняется, принимаем максимально допустимую длину
пролета =65 м

 

2.2.4
Сравнение максимально допустимой длины пролета с номограммами

По номограммам [1] определяем для второстепенного и главного
(прил. 3) путей значения . Полученные результаты представлены в
таблице 1

Таблица 1 – Значения

Путь

Режим

Значение

главный

ветер с
гололедом

65

второстепенный

ветер с
гололедом

60

Принимаем для главных путей по данным расчётов 65 м.

Для боковых путей допустимую длину пролёта определяем для
ПБСМ-70+МФ-85 по номограмме [1]:  м.

2.3 Выбор
способа прохода контактной подвески под пешеходным мостиком

Проверим сначала по формуле приведённой ниже, возможно ли
использовать пешеходный мостик в качестве опоры.

,

где  – высота пешеходного мостика по варианту
7,2 м.

 – минимальная допустимая высота контактного провода над уровнем
головок рельсов;

 – максимальная стрела провеса несущего троса;

 – наибольшая местная стрела провеса контактных проводов при
условиях, определяющих наличие ;

 – минимальное расстояние между несущим тросом и контактным
проводом в середине пролёта;

 – длина изоляторного звена или гирлянды.

Примем м.; м.; м.; м.; м. При этих данных получим:

м.

Условие не выполняется. Следовательно, использовать мостик в
качестве опоры нельзя. Проверим возможность способа прохода подвески без
крепления к нему. Принимая, что мостик расположен в середине пролёта, расчёт
ведём по следующей формуле:

,

где  – стрела провеса несущего троса при
температуре ;

 – подъём несущего троса при минимальной температуре на расстоянии
от середины пролёта;

 – подъём несущего троса под воздействием токоприёмника при
минимальной температуре;

 – высота отбойника ().

Так как пешеходный мостик расположен в середине пролёта, то м.

м.

Принимаем, что м., м., м., предполагая возможность закрепления отбойников выше нижнего
края мостика:

м.

Так как условие не выполняется, то единственным возможным остаётся
способ прохода подвески с включением в несущий трос изолированной вставки.
Проверим это по формуле:

,

где  – допускаемое расстояние от контактного
провода до отбойника,

принимаем м. [1].

м.

Следовательно, указанный способ прохода подвески осуществим по
схеме представленной на рис. 2.

2.4
Составление схемы питания и секционирования

Схема питания и секционирования представлена в приложении 2.
На схеме предусмотрено питание контактной сети станции от прилегающих перегонов
(продольное секционирование). При поперечном секционировании предусмотрено
раздельное питание главных и боковых путей (предполагается в перспективе).
Боковые пути выделены в отдельную секцию. Это решение продиктовано условиями
надёжности, поскольку при исчезновении напряжения с одного пути, можно будет
перейти на питание от другого. Присоединение контактных подвесок путей, где
могут производиться работы вблизи контактной сети (тупики и подъездной путь к
складу), осуществляется секционными разъединителями с заземляющими ножами.

Для обеспечения плавки гололеда контактная сеть по каждому
главному пути должна быть одного эквивалентного сечения.

Секционирование с обязательным заземлением отключенной секции
осуществляют для следующих путей станции:

погрузо-разгрузочных;

тупиков;

Заземление отключенной секции осуществляется специальным
секционным разъединителем с ручным приводом и заземляющим контактом.

На схемах питания и секционирования указывается нормальное
положение разъединителей (включенное или отключенное).

Приняты следующие обозначения разъединителей: А, Б, В, Г и
т.д. – продольные; П – поперечные; Ф – питающих линий; З – с заземляющими
контактами; к этим русским буквам добавляются цифровые индексы, соответствующие
номерам путей, направлений.

На схеме приняты следующие условные обозначения:

  

 – секционный
разъединитель с моторным приводом, нормально отключенный;

  

 – изолирующее
сопряжение анкерных участков;

  

 – секционный
изолятор;

  

 – секционный
разъединитель с моторным приводом, нормально включенный;

  

 – секционный
разъединитель, нормально включенный, с ручным приводом;

  

 – секционный
разъединитель, нормально включенный, с заземляющим контактом.

2.5
Трассировка контактной сети на станции

Планы контактной сети и перегонов являются чертежами,
выполняемыми проектными организациями. По ним производятся
строительно-монтажным поездом строительные работы, то есть установка
фундаментов, опор, опорных плит, лежней, анкеров, анкерных оттяжек, ригелей
жестких поперечин, и электромонтажным поездом монтажные работы, т.е. раскатка и
подвеска проводов контактной подвески, усиливающих и питающих проводов, монтаж
анкеровок, и средних анкеровок, устройство сопряжения анкерных участков и воздушных
стрелок, монтаж гибких и армирование жестких поперечин, установка
разъединителей, секционных изоляторов, разрядников, поперечных и продольных
соединителей, монтаж заземлений и искровых промежутков.

Для того, чтобы выполнить установку строительных конструкций,
каждая опора на плане контактной сети должна иметь две отметки – координаты или
привязки, характеризующие место ее установки. Этими отметками являются габарит
опоры к оси ближайшего пути пикетная привязка (отметка) опоры. На планах
контактной сети должны быть указаны типы основных строительных конструкций и
приведены их спецификации.

Для возможности производства монтажных работ, на планах
контактной сети в соответствие с условными обозначениями должны быть показаны
анкеровки, сопряжения анкерных участков, средние анкеровки, мачтовые
разъединители, секционные изоляторы, и приведены спецификации на провода и
тросы (спецификации анкерных участков).

Планы контактной сети станции выполняются раньше, чем
контактной сети перегона, т.к. места расположения изолирующих сопряжений между
станциями и перегонами выбираются с учетом расположения крайних стрелок и
входных светофоров.

Подготовка плана станции, предварительное определение мест
необходимой фиксации контактных проводов, расстановка опор в горловинах и по
концам горловин, а также в средней части станции, расстановка зигзагов,
трассировка анкерных участков, питающих и отсасывающих линий, обработка плана
контактной сети выполнены в соответствии с [1,2,3].

2.6 Расчет
анкерного участка на главном пути станции

2.6.1
Определение длины эквивалентного пролёта

Методику расчета берем из [2].

Рассчитаем анкерный участок подвески на главном пути станции длиной 1195 м. Длина
эквивалентного пролёта определяется по формуле, м:

,

где  – длина анкерного участка, м;

 – число пролётов в анкерном участке;

 – номер пролёта.


2.6.2 Выбор
режима с максимальным натяжением несущего троса

Длина критического пролёта определяется по формуле:

, для режима ветра с гололедом;

где  1/С0 – температурный
коэффициент линейного расширения материала несущего троса для М-120;

, для режима максимального ветра;

м

>м

Так как критический пролёт оказался больше эквивалентного,
максимальным натяжение несущего троса будет при минимальной температуре.

 

2.6.3
Расчет и построение зависимости

Расчет выполняется по уравнению цепной полукомпенсированной
подвески контактной сети:

, 0С,

В уравнении величины с индексом 1 относятся к исходному режиму, в
нашем случае режим минимальных температур, следовательно:

даН, 0С, даН/м.

Величины с индексом х в уравнении – это искомые величины натяжения
несущего троса, температуры и нагрузки.

При этом, так как в этом разделе предстоит рассчитать , принимаем .

Запишем расчетное уравнение в преобразованном виде:

,

где А, В и С – постоянные величины;

,

где  – для М – 120 [1];

αES= 21,98 даН/0С – для М – 120
[1];

,

 даН/0С,

Определим числовые значения коэффициентов А, В и С:

Подставляя в исходное уравнение различные значения , взятые с интервалом 200 даН, получим
значения , расчет будем продолжать, пока не охватим
весь диапазон температур. Полученные значения сводим в таблицу 2.

Таблица 2

Таблица значений для построения зависимости

tx,0С
=

-50

-39

-28

-15

0

17

40

Tx (даН) =

2000

1800

1600

1400

1200

1000

830

Построение представлено на рисунке 3

Рис.3 “Монтажная кривая”


2.6.4
Определение натяжения несущего троса при всех расчетных режимах

Определяем максимальное натяжение для двух оставшихся
режимов: режима гололеда и режима максимального ветра.

Рассмотрим режим гололеда.

Уравнение для расчета:

, (*)

где T1=Tmin= 1700, , коэффициент С будет иметь найденное в
пункте 2.6.3 значение. даН/м

Определим числовые значения коэффициентов А, В и С:

Полученные значения сводим в таблицу 3.

Таблица 3

Таблица значений для построения зависимости

tx,0С
=

-5

9,37

26,36

40

Tx (даН) =

1700

1500

1300

1167

Рассмотрим режим максимального ветра:

Подставляем в уравнение (*) значения, относящиеся к режиму
максимального ветра, до тех пор, пока не получим температуру 0С. gv = 2,179, даН/м

Определим числовые значения коэффициентов А, В и С:

,

Полученные значения сводим в таблицу 4.

Таблица 4

Таблица значений для построения зависимости

tx,0С
=

5,0

17,5

31,7

40

Tx (даН) =

1700

1500

1300

1197

Значения максимальных натяжений при температурах – 5 и 5 0С
показываются точками на рисунке 2.

 

2.6.5
Определение натяжения несущего троса при беспровесном положении контактного
провода

Так как при полукомпенсированной подвеске с одним контактным
проводом скорость движения поездов более 120 км/ч не допускается, принимаем
искомую температуру t0 на 15°С ниже средней, то есть

,

где 0С – величина, зависящая от типа и количества контактных проводов;

0С

Величину натяжения при беспровесном положении контактного провода
определяем по графику , для температуры беспровесного положения
контактного провода – 20 0С даН.

 

2.6.6
Составление монтажной таблицы натяжения несущего троса

Составление таблицы выполняется по рисунку 2.

Таблица 5

Монтажная таблица

tx,0С
=

-50

-40

-30

-20

-10

-5

0

5

10

20

30

Tx (даН) =

2000

1816

1642

1479

1331

1263

1199

1139

1084

984

900

829

2.6.7 Расчет
и построение монтажных кривых стрел провеса несущего троса и контактного
провода

Определим стрелы провеса разгруженного несущего троса для
пролетов анкерного участка:

, м

Например, для пролета длиной 60 м стрела провеса разгруженного
несущего троса при натяжении  даН:

м

Таблица 6 – Стрелы провеса и натяжения разгруженного несущего
троса для всех длин пролётов, входящих в анкерный участок .

Параметр

tx, С

-50

-40

-30

-20

-10

-5

0

5

10

20

30

40

Tx, даН

2000

1816

1642

1479

1331

1263

1199

1139

1084

984

900

829

Fx, м

60

0,17

0, 19

0,21

0,23

0,26

0,27

0,29

0,30

0,32

0,35

0,39

0,42

58

0,16

0,18

0, 20

0,22

0,24

0,26

0,27

0,28

0,30

0,33

0,36

0,39

55

0,15

0,16

0,18

0, 20

0,22

0,23

0,24

0,26

0,27

0,30

0,32

0,35

53

0,14

0,15

0,16

0,18

0, 20

0,21

0,23

0,24

0,25

0,27

0,30

0,33

45

0,10

0,11

0,12

0,13

0,15

0,15

0,16

0,17

0,18

0, 20

0,22

0,24

40

0,08

0,08

0,09

0,10

0,12

0,12

0,13

0,14

0,14

0,16

0,17

0, 19

38

0,07

0,08

0,08

0,09

0,10

0,11

0,12

0,12

0,13

0,14

0,15

0,17

19

0,02

0,02

0,02

0,02

0,03

0,03

0,03

0,03

0,03

0,04

0,04

0,04

Расчет нагруженного несущего троса

Запишем уравнение состояния:

, С

где –   – коэффициенты для беспровесного положения к. п.

При значении  даН, получим:

 С

Результаты дальнейших расчетов представлены в таблице 6. По
полученным значениям строим зависимости  рисунок 3.

Принимая по построенным графикам различные значения , соответствующие определенной
температуре, определим стрелы провеса к. п. и н. т. подвески, вертикальное
перемещение к. п. у опор для максимального и минимального пролетов анкерного
участка.

Стрела провеса к. п.:

, м

где –  м – расстояние от оси опоры до около
опорной струны [2];

 даН. При значении  даН для м, получим:

, м

Перемещение к. п. у опоры определяем по формуле:

, м

где –  даН – натяжение рессорного троса при
беспровесном положении к. п.

 м

Определяем величину коэффициента:

,

где – ;  даН/м – нагрузка от веса рессорного троса;  даН;  даН – нагрузки от веса 1 м несущего троса приложение 2 [1];  м – расстояния от оси опоры до места
крепления рессорного троса к несущему тросу.

ya, м

lmax, м

0,25

lcp. м

0, 20

lmin, м

0,15

Определяем величину коэффициента:

, м

где –  м расстояние от оси опоры до рессорной
струны;

, даН – результирующая нагрузка от веса рессорного троса.

, даН

где –  – число контактных проводов;

 даН/м – нагрузки от веса 1 м контактного провода, приложение 2
[1];

 – число струн на пролет;

, даН

, м

Вертикальная составляющая длины рессорного троса при беспровесном
положении к. п.:

, м

, м

Вертикальная составляющая длины рессорного троса в искомом режиме:

, м

 м

Таблица 7 – Зависимость стрелы провеса к. п. и н. т.,
перемещения к. п. от температуры для режима нагруженного н. т.

Параметр

tx (ОС)

-49,95

-40

-30

-19,9

-9,93

-4,94

0,07

5,092

10,04

20,13

30,1

40,05

Tx, даН

2000

1816

1642

1479

1331

1263

1199

1139

1084

984

900

829,00

Fx, м

lmax, м

65

0,54

0,60

0,66

0,73

0,81

0,86

0,90

0,95

1,00

1,10

1, 20

1,31

lcp. м

52,5

0,35

0,39

0,43

0,48

0,53

0,56

0,59

0,62

0,65

0,72

0,78

0,85

lmin, м

40

0,21

0,23

0,25

0,28

0,31

0,32

0,34

0,36

0,38

0,42

0,46

0,49

fx, м

lmax, м

65

-0,03

-0,02

-0,01

0,00

0,01

0,02

0,02

0,03

0,03

0,04

0,05

0,06

lcp. м

52,5

-0,02

-0,01

-0,01

0,00

0,01

0,01

0,01

0,01

0,02

0,02

0,03

0,03

lmin, м

40

-0,01

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,01

0,01

0,01

0,01

0,01

hx, м

lmax, м

65

-0,05

-0,04

-0,02

0,00

0,02

0,04

0,05

0,06

0,08

0,10

0,13

0,16

lcp. м

52,5

-0,04

-0,03

-0,02

0,00

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,08

0,10

0,13

lmin, м

40

-0,03

-0,02

-0,01

0,00

0,01

0,02

0,03

0,03

0,04

0,06

0,07

b0, м

lmax, м

0,39

lcp. м

0,34

lmin, м

0,29

bк, м

lmax, м

65

0,33

0,35

0,37

0,39

0,41

0,42

0,43

0,45

0,46

0,49

0,52

0,55

lcp. м

52,5

0,34

0,36

0,37

0,39

0,40

0,41

0,42

0,43

0,44

0,47

0,49

0,51

lmin, м

40

0,36

0,36

0,37

0,39

0,40

0,41

0,41

0,42

0,43

0,44

0,46

0,47

ya, м

lmax, м

0,25

lcp. м

0, 20

lmin, м

0,15

Монтажные кривые построенные по данной таблице представлены
на рис 4.

Рис 4. “Монтажные кривые”

2.7 Подбор
промежуточной консольной опоры

Вычерчиваем расчётную схему промежуточной консольной опоры
(см. рис.5.), на которой приняты следующие обозначения:

Рис. 5. Расчётная схема промежуточной консольной опоры.

 – вертикальная нагрузка от веса контактной подвески, провода ДПР,
даН;

 – вертикальная нагрузка от веса консоли и кронштейна, даН;

 – горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос,
контактный провод, провода ДПР и на опору, даН;

 – высота опоры, м.;

 – высота точек приложения горизонтальных сил относительно
основания опоры, м. (примем  [1]);

 – плечи вертикальных усилий от веса консоли, кронштейна, провода
ДПР, м. (примем  [1]);

 – зигзаг контактного провода;

Определим распределённые нагрузки на провода контактной подвески
во всех расчётных режимах.

Часть распределённых нагрузок была определена ранее:

.

Определим нагрузки на провод ДПР сечением АС-35:

от собственного веса проводов (приложение 2. [1]) даН/м;

от веса гололёда на проводах

даН/м;

от давления ветра на провода при максимальной скорости ветра

 даН/м;

от давления ветра на провода при гололёде с ветром

даН/м.

Все полученные данные о распределённых нагрузках сведём в таблицу
8:

Таблица 8

Нагрузки

Значение
нагрузок на провода, даН/м, для расчётных режимов

Гололёда с
ветром

Максимального
ветра

Минимальной
температуры

От веса:

 поводов цепной
подвески 2,0502,0502,050

 гололёда на
проводах подвески 1,441–

 провода ДПР
сечением АС-35 0,1500,1500,150

 гололёд на
проводе ДПР 0,992–

От давления
ветра:

 на несущий
трос 1,3750,739-

 на контактный
провод 0,7970,510-

 на провод ДПР 0,4431, 200-

Определим нормативные нагрузки (усилия), действующие на
опору.

Нормативные нагрузки, действующие на опору, определяют для
трёх расчётных режимов:

гололёда с ветром, максимального ветра, минимальной
температуры.

Вертикальные нагрузки от веса проводов контактной подвески,
ДПР:

в режиме максимального ветра и минимальной температуры

,

т.е.  даН;  даН;

в режиме гололёда с ветром

,

т.е.  даН;  даН.

В выше приведённых формулах:

 – расчётная длина пролёта (для опоры № 65 – метров.);

 – вес подвесной гирлянды изоляторов (для не изолированной
контактной подвески , для проводов ДПР  (три изолятора типа ПС70 весом 5 даН
каждый)).

Вертикальные нагрузки от веса консолей с учётом части веса
фиксаторов  и от веса кронштейна провода ДПР:

В режиме максимального ветра и минимальной температуры

,

т.е. для выбранной по приложению 9. [1] трубчатой консоли ИТР-2
нагрузка  даН;

для кронштейна КФДС нагрузка даН.

в режиме гололёда с ветром с учётом веса гололёда на консолях и кронштейне (примем даН):

даН – для ИТР-2;

 даН – для КФДУ.

Горизонтальные нагрузки от давления ветра на трос, контактный
провод, провода ДПР, которые передаются с проводов на опоры,

,

где  – расчётные нагрузки от давления ветра на
провода контактной подвески,

ДПР, т.е.  (см. таблицу выше).

Таким образом, в режиме максимального ветра:

 даН;

 даН;

 даН.

В режиме гололёда с ветром:

 даН;

даН;

 даН.

Горизонтальные нагрузки от давления ветра на опору:

, даН;

где:  – аэродинамический коэффициент лобового
сопротивления ветру, принимаем равным 0,7;

 – площадь диаметрального сечения опоры (принимаем равным 3,46 м2
из [1] стр.111).

Итак, в режиме максимального ветра даН;

в режиме гололёда с ветром даН.

Горизонтальные нагрузки от изменения направления (излома) проводов
контактной подвески при отводе их на анкеровку определим по формуле:

, даН,

где

 – натяжение провода в расчётном режиме.

Величина определяется как:

, м.,

где  – габарит опоры, принимаем равным 3,2 м.

 – диаметр опоры на уровне головок рельса, м.

м.

Горизонтальные нагрузки от изломов несущего троса.

для режима минимальной температуры:

 даН;

для режима гололёда с ветром:

 даН;

для режима максимального ветра:

 даН.

Для контактного провода горизонтальная нагрузка от изломов во всех
режимах:

 даН.

Провода ДПР крепятся на опоре без изменения их направления. Сведём
данные расчётов нормативных нагрузок в таблицу 4, округлив при этом значения
нагрузок до целых чисел:

Таблица 9

Расчётный режим

Нормативные
нагрузки, даН

Минимальная
температур

 163

 25

45

52

105

53

Гололёд с
ветром

257

89

65

91

89

52

29

89

53

61

Максимальный
ветер

163

25

45

52

48

33

78

84

53

102

Определим изгибающие моменты относительно условного обреза
фундамента опор во всех трёх расчётных режимах. Для опоры при наиболее
неблагоприятном направлении ветра к пути изгибающий момент:

.

Тогда в режиме максимального ветра:

в режиме гололёда с ветром:

в режиме минимальной температуры:

Наибольшее значение изгибающего момента относительно УОФ оказалось равным: 37,88
кН´м. Выбираем по приложению 11 [1] опору
С-136.6-2, у которой нормативный изгибающий момент в УОФ составит кН´м, что больше, чем значения , полученные расчётом.

2.8
Определение общей стоимости контактной сети

Для расчёта стоимости сооружения проектируемых устройств
контактной сети составляют сметы на материалы и оборудование. Исходными данными
для составления смет являются спецификации к планам контактной сети, а также
цены на отдельные работы и затраты, приведённые в приложении 14. При расчёте
нужно учесть инфляционный коэффициент, равный 230.

Таблица 10

Наименование
затрат

Единица
измерения

Число единиц

Сметная
стоимость, руб.

Единицы
измерения

Общая

Руб/ед

Железобетонные
опоры:

СС 136,6-2

шт.

42

119

шт.

2618

СС 136,6-3

шт.

16

126

шт.

3906

СС 136,.6-1

шт.

16

143

шт.

3289

Консоли:

ИТР-II

шт.

31

508

шт

15748

Провода:

ПБСМ – 95

км.

2,7

960

км.

2592

МФО-100

км.

2,7

1350

км.

3645

ПБСМ-70

км.

5,75

764

км.

4393

АС-70

км.

5,6

1000

км.

5600

МФ-85

км.

5,75

1356

км.

7797

А-185

км.

2,8

1160

км.

3248

Разъединители:

С
телеуправлением

шт.

7

240

шт

720

С ручным
приводом

шт.

4

65

шт

390

С ручным
приводом и заземляющим ножом

шт.

2

115

шт

345

Жесткие
поперечины:

ОП-320-30,3

шт.

14

331

шт

4634

ОП-320-34,0

шт.

13

374

шт

4862

Изоляторы:

Си

шт.

10

218

шт

2180

Элементы
сборных конструкций

ТА-4

шт.

31

58,4

шт

1810,4

Б-1

шт.

62

49,1

шт

3044,2

Кронштейны

КФДУ-Н1

шт.

39

26,5

шт.

1033,5

ИТОГ:

71855,1

По Таблице 10 получаем итоговую стоимость строительства
71855,1 рубля в ценах 1984 года. Используем коэффициент пересчета:

 рублей

Тогда стоимость сооружения одного км контактной сети равна:

,

где  – эксплуатационная длина станции.


Заключение

В ходе выполнения курсового проекта были рассчитаны максимально
допустимые длины пролетов для боковых и главных путей станции. Пешеходный
мостик в качестве опоры прохода контактной подвески использоваться не может.
Составлена схема питания и секционирования станции, приложение 1. Также
выполнена трассировка контактной сети, питающих линий и линий ДПР, чертеж 1.
Произведен расчет типовой опоры на станции – опоры СС-136,6-1 №17. Составлена
ведомость основных материалов и оборудования, необходимых для сооружения
контактной сети на заданном участке. Общая стоимость всех материалов составила
с учетов коэффициента инфляции 16526673 рублей, а стоимость сооружения одного
километра контактной сети станции  млн. рублей. Следует добавить, что экономический расчет был
выполнен без учета строительных и монтажных работ, следовательно, реальная
стоимость сооружения контактной сети занижена.

Экономический расчет показал, что сооружение и обслуживание
контактной сети делает ее одним из самых дорогих элементов электроснабжения.


Список
литературы

1.      Дворовчикова
Т.В., Зимакова А.Н. Электроснабжение и контактная сеть электрифицированных
железных дорог. Пособие по проектированию. – М.: Транспорт, 1989. – 168с.

2.      Фрайфельд
А.В. Проектирование контактной сети. – М.: Транспорт. 1984.304 с.