Определение минимального экономического сечении проводов контактной сети

Расчет наивыгоднейшего (экономического) сечения прово­дов контактной сети можно вести различными способами. Способ сравнения конкретных вариантов подвесок по величи­не приведенных годовых затрат с целью выбора наивыгодней­шего (при котором приведенные годовые затраты, связанные с сечением контактной сети, окажутся наименьшими) является громоздким.

Наибольшей простотой и достаточной точностью обладает способ расчета по приближенным аналитическим формулам.

Экономическое сечение проводов контактной сети в медном эквиваленте может быть определено по следующей прибли­женной формуле

,мм² (1)

Используя нижний возможный предел, получим формулу для определения минимального экономического сечения прово­дов контактной сети

(1)

где —минимальное экономическое сечение проводов всех

путей фидерной зоны в мм² (в медном экви­валенте);

0,35—коэффициент, учитывающий влияние ряда фак­торов:

стоимости 1 кВт-ч электроэнергии, нор­мативного срока

окупаемости, удельного сопро­тивления медных проводов

подвески, степени использования пропускной способности

участка, амортизационных отчислений— на размер приве­денных годовых затрат по контактной сети;

Во —удельные потери энергии за год в проводах дан­ной фидерной

зоны, измеряемые в кВт-ч/год*Ом.

Удельные потери энергии Во определяются по формуле

(2)

где —годовые потери энергии в проводах фидерной зоны от

движения всех поездов, кВт-ч;

l—длина фидерной зоны, км;

—сопротивление проводов контактной сети фидерной зоны, Ом/км (сопротивление «эквивалентного кон­тактного провода»).

Годовые потери энергии —для участков без резко

вы­раженной неравномерности распределения поездов по часам суток и сезонам (магистральные участки железных дорог) мо­гут быть определены по формуле

(3)

где k_д —коэффициент, учитывающий дополнительный

расход энергии на собственные нужды подвиж­ного состава и на маневры, а в пригородном движении также на отопление и освещение;

k_д = 1,02—при магистральном движении;

k_д = 1,12—при пригородном движении;

к₃ = 1,08—коэффициент, учитывающий дополнительный

расход энергии в зимних условиях на увеличе­ние

сопротивления движению;

- суточные потери энергии в проводах фидерной: зоны от

движения всех поездов, кВт-ч.

Суточные потери энергии в проводах фидерной зоны могутбыть определены по следующим приближенным фор­мулам:

а) при схеме двустороннего питания при полном парал­лельном

соединении проводов путей двухпутного участка (рис. 11)

Рис.11 Рис.12

кВт-ч; (4)

б) при схеме двустороннего питания при узловом соедине­нии

проводов путей двухпутного участка (рис. 12).

кВт-ч (5)

Примечание к формулам (4,5): 1. Для расчета сечения контактной сети переменного тока может быть использована только формула (4)- это должно быть учтено при выдаче задания на дипломное проектирование.

2. При расчете экономического сечения проводов контактной подвески и при однофазном переменном токе в формулу (4) подставляется только , а не .

3. При =1 величина должна приниматься равной нулю.

В формулы (4, 5) входят следующие расчетные величины:

l—длина фидерной зоны в км;

—сопротивление 1 км проводов контактной сети фидерной зоны

Ом/км (сопротивление «эквивалентного контактного провода»).

Как видно из формул (4, 5), произведение входит в их числитель;

в формуле же В₀ (2)—это же произведение находится в знаменателе.

Таким образом, при подстановке в формулу B₀ (2) возможно сокращение на . Поэтому ра­циональнее на протяжении всего расчета сечения проводов, контактной подвески оставлять произведение в буквенном выражении

U —среднее расчетное напряжение в контактной сети: при постоянном токе принимается равным 3000 В; при переменном токе—22500 В;

При переменном токе расчетное напряжение в контактной сети заменяется расчетным значением выпрямленного напря­жения, приведенного к стороне высшего напряжения транс­форматора электровоза

(6)

—суммарное время занятия фидерной зоны всем расчет­ным числом

поездов за расчетный период (за 24 часа) с учетом графиковых

стоянок внутри фидерной зоны

, (7)

где N_aac, N_rp —заданное число пар поездов в сутки, пасса­жирских и

грузовых;

—заданные средние участковые скорости поез­дов,

пассажирских и грузовых;

—суммарное время потребления энергии всем: расчетным

числом поездов за расчетный пери­од (за 24 часа) при

проходе фидерной зоны

(8)

где —заданный коэффициент, отношение времени хода поезда по

участку питания ко времени его хода под током по этому

участку;

А_сут—суточный расход энергии на движение всех поез­дов по

фидерной зоне в кВт-ч.

Следует иметь в виду, что при расчете для участков переменного

тока, в формулу (4) вместо величины А²_сут не­обходимо подставлять

(kdАсут)²,

где k_d —условный коэффициент, представляющий отношение

действующего значения переменного тока к выпрям­ленному,

принимается равным 0,97.

Суточный расход энергии А_сут может быть определен по формуле

(9)

где l—длина фидерной зоны км;

Рпас. Ргр —заданный вес локомотива, пассажирского и грузового, т;

Qпас. Q_гр—заданный вес поезда, пассажирского и грузово­го, т;

Nпаc N_rp —заданное число пар поездов в сутки, пассажир­ских и

грузовых;

—удельный расход энергии на тягу для пасса­жирского и

грузового поездов, Вт-ч/т-км брутто.

Удельный расход энергии на тягу может быть определен по формулам:

а) для системы постоянного тока

(10)

б) для системы переменного тока

(11)

В этих формулах:

4 и 3,8—коэффициенты, учитывающие средние потери элек­троэнергии

в контактной сети, на тяговых подстанци­ях и расход на

собственные нужды электровоза; они определены опытным

путем;

—величина эквивалентного подъема, которая в зависи­мости от

величины руководящего подъема может быть определена для

приближенных расчетов по табл. 9;

w_cp —среднее удельное сопротивление движению поезда в к Г/т при

средней технической скорости; величину до_ср в зависимости от

типа поезда и его технической скорости молено принять по табл.10.

Таблица 9

°/оо	4	6	8	10	12	14
,°/оо	0,2	0,4	0,6	1,1	1,5	1,8

В том случае, когда величина заданного руководящего подъема

отличается от приведенных в табл. 9 и является про­межуточной,

значение определяется интерполяцией.

Таблица 10

Тип поезда	Значения wcp, кГ/т, при скорости движения в км/ч
50	60	70	80	90	100	110	120	130
Грузовой с весом состава 3000 т	1,77	1,96	2,19	2,42	2,72	3,04	__	__	__
Грузовой с весом состава 3500 т	1,75	1,93	2,17	2,41	2,7	3,0	__	__	__
Грузовой с весом состава 4000 т	1,73	1,92	2,14	2,4	2,67	2,98	__	__	__
Грузовой с весом состава 4500 т	1,71	1,9	2,12	2,38	2,15	2,96	__	__	__
Грузовой с весом состава 5000 т	1,7	1,89	2,11	2,37	2,64	2,94	__	__	__
Пассажирский ЦВМ с весом состава 1000 т	2,5	2,87	3,27	3,7	4,19	4,7	5,28	5,87	6,51
Пассажирский ЦВМ с весом состава 1200 т	2,49	2,83	3,23	3,66	4,3	4,65	5,21	5,8	6,47
Пассажирский ЦВМ с весом состава 1400 т	2,47	2,81	3,2	3,63	4,1	4,62	5,18	5,78	6,41

Примечания:

1. Удельные сопротивления движению поезда, определены с сопротивления движению локомотива.

2. Значения w_cp для грузовых поездов определены при следу­ющем составе поезда: 10% шестиосных вагонов, 70% четырехосных вагонов на подшипниках скольжения, 20% четырехосных вагонов на роликовых подшипниках.

3. В том случае, когда скорость движения поезда отличается от приведенных в табл. 10 и является промежуточной, значение а определяется интерполированием.

Приведенные выкладки позволяют для заданных условий: определить минимальное экономическое сечение проводов кон­тактной сети всех путей рассматриваемой фидерной зоны.

Таким образом, для двухпутного участка получаем 5_ЭМ (мин) двух путей.

Сечение проводов в медном эквиваленте по каждому из главных путей перегона определяется по формуле

(12)

Дата добавления: 2015-07-13