Электроснабжение электрического транспорта

Введение

Электрический транспорт (ЭТ) включает трамваи, троллейбусы, метро, электрические железные дороги (ЭЖД). Первые три типа ЭТ относятся к городскому пригородному пассажирскому транспорту. Доля ЭT в общей транспортной системе и в транспортном процессе довольно значительна. Так, в крупных городах на ЭТ приходится до 45% всех пассажирских перевозок и более 60% всех пассажирских перевозок приходится на ЕЖД все перевозки, осуществляемые по железной дороге. ЭТ относится к сложным техническим системам, состоит из ряда подсистем, функционирует в условиях большого числа воздействий
Стабильное функционирование системы обеспечивается централизацией управления и подчинением всех подсистем общим задачам транспортной деятельности.
Одной из подсистем ЭТ является система электроснабжения (СЭС). Транспортные средства ЭТ не являются автономными, что означает, что требуется внешнее питание. В этом отношении элементами СЭС являются первичные источники энергии, тяговые подстанции, инженерные сети, контактные и железнодорожные сети. Основная функция СЭС - преобразование параметров электрической энергии и подача ее на пантографы транспортных средств.
Объекты СЭС требуют значительных инвестиций. Бесперебойная подача и качество электроэнергии существенно влияют на работу всей транспортной системы. Надежность функционирования СЭС обеспечивается в разумных пределах при проектировании выбор электрических цепей и параметров элементов. В процессе эксплуатации системы стабильность работы зависит от правильности выбора системы ремонта и технического обслуживания, а также своевременной модернизации элементов системы [1].

1 Исходные данные для расчёта


Рисунок 1 - Вариант плана транспортной линии

Таблица 1 – Вариант подвижного состава
Вид транспорта
Троллейбус
Номер варианта
Тип машины Уд. расход эл. энергии
Вт·ч/т·км
1 ЗИУ – 682 150

Таблица 2 – Характеристика участков плана транспортных линий
Инд. рис. 1 Номер вар. Длина, км / экв.уклон, ‰ Длина
перегонов, км
1 – 2 2 – 3 2 – К 2 – 4
а1 б1 1 2.5/5 3.5/7 – – 0.55
2 3.0/8 3.6/6 – – 0.63
3 1.8/9 3.0/4 – – 0.35

Таблица 3 – Провода и тросы подвесок, типы рельсов

Номер варианта Контактный провод Трос Тип рельсов
марка площадь сечения,
мм2 марка площадь сечения,
мм2
1
МФ, МФО,
Бр, НЛо 65 М 50 Р43

Таблица 4 – Интервалы для «часа пик», мин. / скорости, км / ч движения поездов на участках транспортных линий
Номер варианта 1 – 2 2 – 3
1 1,0/14 1,8/14


2 Определение расчётных параметров
2.1 Определение средних токов

Чтобы рассчитать мощность тяговой станции и сечение линии контактной сети, необходимо сначала определить средние токи поездов при их движении в зонах подачи. Они определяются на основе приведенных расчетов тяги (рис. 1).
Определяем среднее время потока троллейбусов на двухпутной линии вдоль первого и второго путей каждой зоны подачи.

I_(с.п.)=(ΣF_1)/t_ф , (1.1)

где: ∑F1- площадь графика зависит от тока поезда, от времени прохождения троллейбусом зоны подачи;
где tф - время в пути троллейбуса по соответствующему маршруту в этой зоне подачи.
∆tAE=30,8 мин
∆tEЛ=32 мин
∆tЛЕ= 36 мин
∆tЕА=29,4 мин
Величина ∑F1 определяется, выражением:

∑▒〖F_1=I_1⋅Δt_1+〗 I_2⋅Δt_2+...I_n⋅Δt_n=∑_(к=1)^n▒I_к ⋅Δt_к, (1.2)

где: ∆tк - время, потребляемое током на элементе пути L1-2;
n - количество элементов, на которые распределяется схема подачи тяги в зоне подачи.
I_сн1=(█(&((400+210)/2)*1,5+((210+180)/2)*4,5+((180+250)/2)*7+((250+250)/2)*6+@&((250+140)/2)*5+((200+215)/2)*3,7))/30.8=222,48A

Токи для остальных фидеров определяются аналогичным образом [2]:
I_cч2=184,66А;
I_сн3=279,58А;
I_сч4=197,02А
При двухстороннем питании ток приблизительно можно считать [2]:

I=0.5*Iс.п., (1.3)

где: Iс.п. - средний ток тяги, определенный ранее.
Iсн1=111,24A
Iсч2=92,33 A
Iсн3=139,79 A
Iсч4=98,51 A

2.2 Определение плотности троллейбусов в час-пик

Определяем количество пар троллейбусов в день при полном использовании перегонных мощностей участка в час-пик [2].

N_0=1440/Θ, (1.4)

где: Θ - минимальный поездной интервал, мин.;
k - коэффициент плотности потока (выбираем исходя из задания КП).
N1=1440/14 = 103
N2=1440/14 = 103

Определяем максимальное число троллейбусов, которые могут занимать одновременно фидерную зону на рассматриваемом пути [3]:

n=t_ф/Θ, (1.5)

n1-2=14
n2-3=7
Определим число пар троллейбусов в сутки [3]:

N=N_1/k_н , (1.6)

N=103/1,06=97,16
где: N1- число пар троллейбусов в сутки интенсивного месяца;
kн- коэффициент, годовой неравномерности движения –1,06
Приняв для токов фидеров общее обозначение Iф определим среднее токи фидеров [3]:

I_ф1.2.3.4=(N_1⋅n)/N_0 ⋅I_1.2.3.4, (1.7)

I_ф1=(103⋅14)/103⋅111.25=155.12A
IФ2=168.24 А
IФ3=201.94А
IФ4=234.02 А
Определяем средние токи плеч питания питающих тяговую сеть разных путей (рис. 2).
Iл= IФ1+ IФ2, (1.8)
Iп= IФ3+ IФ4, (1.9)

Iл=155.12+201.95=357.07 А
Iп=402.27 А


Рисунок 2 – Средние токи плеч питания

Определяем эффективный подающий поток по среднему подающему потоку, используя коэффициент эффективности подающего потока [3].

Iфэ=Кфэ*Iф, (1.10)

Iфэ1=1.21*195.12=236.1 А
Iфэ2=191.81 А
Iфэ3=238.3 А
Iфэ4=283.18 А

K_фэ=√(1.4⋅α⋅N_0/(N⋅n)+(1-1.33/n) ), (1.11)