Расчет влияния тяговых сетей переменного тока

3.1. Опасные влияния в вынужденном режиме

Рис. 3.1. Схема сближения для расчета опасного влияния в вынужденном режиме

Величина опасного напряжения между проводами и землей на конце гальванически неразделенного провода цепи связи при заземленном другом конце его вычисляется без учета волновых процессов при любой длине цепи воздушной линии связи и длине цепи кабельной линии не более 40 км.

В этом случае при параллельном сближении величина индуктированного напряжения на изолированном конце провода U равна индуктированной продольной ЭДС E и определяется по формуле:

_м= E=K_фωMI_влSl_э,В

где К_ф- коэффициент формы кривой влияющего тока тяговой сети; на кабельных жилах К_ф=1;

ω=2 π f=2 3,14 50=314 ;

l_э- длинна участка сближения, км;

l_э1=26 км; l_э21=20 км; l_э22=6км; l_э3=26 км; l_э4=14 км;

I_вл- влияющий ток, А;

Результирующий коэффициент экранирующего действия

S=S_обS_рS_Т ,

где S_р=0,55;

S_об=0,1;

S_T- к.з.д. заземленного троса, в расчетах можно принять S_T=0,7.

S=S_обS_рS_Т = 0,55 0,1 0,7=0,039.

Коэффициент М рассчитываем по формуле:

,

где a = 36 м –ширина сближения;

= Cим/м – удельная проводимость грунта

f = 50 Гц – частота тока.

Учитывая, что в действительности значение тока в тяговой сети при вынужденном режиме имеет ступенчатый характер, влияющий ток определяется следующим образом:

I_вл=I_резk_{n ,} A,

где I_рез- результирующий ток нагрузки питающей тяговый подстанции при вынужденном режиме работы, А;

k_n -коэффициент, характеризующий уменьшение влияющего тока по сравнению нагрузочным и определяется:

k_n= ,

где n = 7- число электровозов, одновременно находящиеся на участке;

l_э- длинна сближения, км;

l_э1=26 км; l_э21=20 км; l_э22=6км; l_э3=26 км; l_э4=14 км;

l_ТП = 46 км - длинна плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме работы, км;

l_н - расстояние от действующей тяговой подстанции до начала цепи связи, км;

l_н1=0 км; l_н21=26 км; l_н22=48 км; l_н3=14 км; l_н4=0 км;

k_n1= ;

k_n21=

k_n22= ;

k_n3= ;

k_n4= .

Результирующий ток нагрузки при вынужденном режиме работы определяется из выражения:

,

где -максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией и максимально удаленны электровозом, при l_Т ≥ 30 км, =8500 В;

R_TC- активное сопротивление тяговой сети, R_TC= cosα, α=65, Ом,/км;

=0,454 Ом,/км;

R_TC= cos65= 0,454 0,4226=0,192 Ом,/км;

X_TC- реактивное сопротивление тяговой сети, X_TC= sinα, α=65, Ом,/км;

X_TC= sin65= 0,454 0,9063=0,411 Ом,/км;

-коэффициент мощности электровозов

,

А;

I_вл1=I_резk_n1 = 0,758=612,0 А;

I_вл21=I_резk_n21 = 0,329=265,9 A;

I_вл22=I_резk_n22 = 0,05=40,1 А;

I_вл3=I_резk_n3 = 0,497=401,3 А;

I_вл4=I_резk_n4 = 0,87=702,3 А;

_м1= E=K_фωMI_вл1Sl_э1= 1 314 0,039 26 = 100,6 В;

_м21= E=K_фωMI_вл21Sl_э21= 1 314 265,885 0,039 20 = 33,6 В;

_м22= E=K_фωMI_вл22Sl_э22= 1 314 40,134 0,039 6 = 1,5 В;

_м3= E=K_фωMI_вл3Sl_э3= 1 314 401,336 0,039 26 = 65,9 В;

_м4= E=K_фωMI_вл4Sl_э4= 1 314 702,337 0,039 14 = 62,2 В;

Вывод: полученные значения напряжения превышают допустимое значение напряжения равное 36 В.Требуется принять дополнительные меры по защите от опасных влияний, которые описаны в разделе 5.

3.2. Опасные влияния в аварийном режиме

Рис. 3.2. Схема сближения для расчета опасных влияний в вынужденном режиме

Для режима короткого замыкания на землю вычисляют наибольшее индуктированное напряжение на одном из плеч, пологая, что тяговая сеть имеет одностороннее питание. Для этого пользуются методом проб, который заключается в том, что значения величин влияющих токов берут при различном расстоянии от питающей тяговой подстанции до места замыкания на землю через 4-5 км, пользуясь графиком токов короткого замыкания.

Величины токов короткого замыкания можно также вычислить по формуле:

где - сопротивление трансформатора, питающего тяговую сеть, Ом;

- сопротивление тяговой сети на участке от тяговой подстанции до места короткого замыкания, Ом;

- сопротивление ЛЭП, питающей тяговую сеть, Ом;

- напряжение тяговой сети, равное 27,5 кВ.

Величина зависит от мощности трансформатора, питающего тяговую сеть и определяется по формуле:

,

где 0,2 Ом и 5,05 Ом– соответственно, активная и реактивная составляющие сопротивления трансформатора, Ом.

Ом.

Величина вычисляется по формуле:

,

где 0,454 Ом/км - сопротивление тяговой сети, Ом/км;

- расстояние от тяговой подстанции до места короткого замыкания тяговой сети, км.

6 км; 12 км; 19 км; 26 км; 32 км;

37 км; 42 км; 46 км

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом.

Величина определяется, как:

,

где 23 км - длина ЛЭП, питающей тяговую подстанцию.

Ом

A;

A;

A;

A;

A;

A;

A;

A;

Рис. 3.3. График тока короткого замыкания

Для расчета используем формулу из пункта 1.1 заменив

_м= E=K_фωMI_к.з.Sl_э, где l_э- длинна сближения, км;

6 км; 12 км; 19 км; 26 км; 6 км; 11 км;

16 км; 20 км;

В;

В;

В;

В;

В;

В;

В;

В;

Рис. 3.4. График напряжения

Вывод: максимально допустимое напряжение считается по формуле 0,6 U_исп,для магистральных кабелей с кордельно-бумажной изоляцией жил U_исп= 1800 В.Из этого следует что максимально допустимое напряжение равно 1080 В. Полученные значения напряжения не превышают максимально допустимое значение равное 1080 В, в связи с этим принимать дополнительные меры для защиты от опасных влияний не требуется.