Тяговыые подстанциии переменного тока

Исходные данные

 

 

Таблица 1 - Система электрической  тяги и данные для расчета трансформаторной мощности

Система электрической тяги, кВ

Межпоездной интервал

,мин

Мощность к.з., МВА

Трансформаторная мощность для  районных потребителей, МВА

Масса поезда, т.

Грузопоток, ткм / км·106

Число суток в весенне-летний период, nвл

Температура в период повышенной интенсивности  движения, 0С

Продолжительность периода повышенной интенсивности движения, Твос, ч

четное направление

нечетное направление

четное направление

нечетное направление

27,5

7

1000

14

4000

3500

45

39

230

25

1,7


 

 

Таблица 2 - Расположение раздельных пунктов

Пикетаж раздельных

пунктов, км.

Время хода поезда по перегону

в четном и нечетном направлении, мин

Ч

Н

0

    

16,5

19

23

40

32

25

61,5

25

23

84

25

23


 

 

Тип участка дороги – магистральная  МПС.

Число путей – 2.

Расположение тяговых подстанций на участке, км: 0;44;80.

Тип рельсов – Р75.

Тип локомотива ВЛ-80.

Система сношений – автоблокировка.

Номинальное напряжение на шинах тяговых подстанций – 26,2 кВ.

Схема соединения контактных подвесок между собой на перегоне – узловая.

 

Таблица 3 – Значения кривой тягового тока.

Нечетное направление

Четное направление

I, A

L. км

I, A

L. км

164

84

134

0

126

80

134

7

0-202

77

181

10

134-0

65,5

0-155

14

214

62

0

16,5

134

61

311

17,5

0-134

50

210

24,5

189

29

134

30

151

21,5

0-101

36

0-185

18,5

134-0

44,5

0

16,5

101

47,5

311

15,5

0-177

58

147

12

210-0

64

181

8,5

235

66

181

2,5

235

74,5

-

-

181

76

-

-

138

84


 

Район контактной сети (ЭЧК) обслуживает двухпутный участок протяженностью L (эксплуатационная длина).

В таблице 4 приведены значения эксплуатационной длины обслуживаемого участка (Lэкс), средней длины анкерных участков (lа.у.), средней длины пролета между опорами (l0) и количество промежуточных опор по типам.

В качестве анкерных опор на участке  устанавливаются  опоры типа С(СО)136.6-3, а в качестве переходных опор - С(СО)136.6-2.

Промежуточные опоры длиной 10,8 м  устанавливаются на трехлучевые  фундаменты. В таблице 5 приведены типы фундаментов в соответствии с типами опор, для которых они используются.

Промежуточные опоры длиной 13,6 м  устанавливаются непосредственно  в грунт.

Для крепления анкерных оттяжек  применяют трехлучевой фундамент (анкер) типа ТА-4 или ТА-4,5; под  анкерные опоры устанавливают опорные плиты типа ОП-2.

 

Таблица 4 – Характеристика участка, обслуживаемого районом контактной сети

Эксплуатационная длина участка  обслуживания, км

33

Средняя длина анкерных участков, м

1580

Средняя длина пролета между  опорами, м

69

Количество промежуточных опор по типам (в % от общего числа промежуточных  опор):

СО 108.6-1

СО 108.6-2

СО 136.6-1

СО 136.6-2

 

 

20

23

45

12


 

 

Таблица 5 – Типы фундаментов

Тип опоры

С(СО)108.6-1

С(СО) 108.6-2

С(СО)108.6-3

С(СО)108.7-4

Тип фундамента

ТС 6-4

ТС 6-4,5

ТС 10-4

ТС 10-4,5


 

Род тока - постоянный;

Несущий трос - ПБСМ-95;

Контактный провод - 2МФ-100.

На перегоне смонтирована компенсированная подвеска с рессорными струнами и  сочлененными фиксаторами.

На участке обслуживания расположен мост длиной 180 метров «с ездой понизу».

В таблице 6 задана характеристика размеров движения поездов на обслуживаемом участке, а именно: число грузовых поездов Nг, число пассажирских поездов Nп, число одиночных локомотивов Nо, число поездов, проследовавших по соседнему пути Nс и количество всех поездов, проследовавших за время работы бригады в процентах m.

 

Таблица 6 – Характеристика размеров движения поездов на участке

Nг

Nп

Nо

Nс

m (%)

40

25

3

40

25




 

 

РЕФЕРАТ

 

 

Проект содержит 165 с., 11 рис., 18 табл., 32 источника, 5 прил.

СИСТЕМА ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ, МОЩНОСТЬ ТЯГОВОЙ ПОДСТАНЦИИ, ПЛОЩАДЬ  СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ, организация труда, организация оплаты труда, фонд оплаты труда, нормирование труда, РАБОЧЕЕ ВРЕМЯ ИСПОЛНИТЕЛЯ, фотография рабочего дня, план по труду и заработной плате, система охраны труда

Объектом исследования является хозяйство электроснабжения магистральных железных дорог.

Цель проекта – разработка основных направлений совершенствования  организации и оплаты труда.

В процессе работы над проектом были собраны материалы по нормированию труда в хозяйстве электроснабжения, рассмотрены вопросы совершенствования организации и оплаты труда в отрасли.

В результате исследования были предложены основные направления совершенствования нормирования труда, была обоснована возможность применения ЭВМ для изучения трудовых процессов и расчета норм труда.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

ВВЕДЕНИЕ..............................................................................................................

1 Расчет и выбор основных параметров системы тягового электроснабжения

1.1 Определение мощности опорной  тяговой подстанции........................

1.2 Определение количества понизительных трансформаторов...............

1.3 Расчет площади сечения  проводов контактной сети

для двух схем питания.............................................................................

1.4 Проверка выбранной площади  сечения проводов контактной  сети

на нагревание............................................................................................

2 Совершенствование организации и оплаты труда в хозяйстве электроснабжения

2.1 История вопроса .....................................................................................

2.2 Организация труда в хозяйстве электроснабжения…..........................

2.3 Организация оплаты труда в хозяйстве электроснабжения.................

2.4 Совершенствование оплаты труда..........................................................

2.5 Повышение производительности труда.................................................

3 Нормирование труда  в хозяйстве электроснабжения

3.1 Анализ отечественной и зарубежной  патентной литературы..............

3.2 Основные цели и задачи нормирования труда.......................................

3.3 Улучшение использования рабочего времени исполнителя…...…….

3.4 Повышение качества нормирования труда работников

с повременной оплатой труда.................................................................

3.5 Основные направления совершенствования нормирования

в хозяйстве электроснабжения................................................................

4 Организация и планирование  работы района контактной сети

4.1 Расчет стоимости сооружения контактной сети....................................

4.2. Расчет нормы времени на проверку состояния

и ремонт 1км развернутой длины цепной подвески..............................

4.3. Разработка годового плана производства работ

по техническому обслуживанию и  текущему ремонту

основных устройств  контактной сети......................................................

4.4 Составление плана по труду и заработной плате...................................

4.5 Определение показателей плана эксплуатационных расходов.............

5 Безопасность и  экологичность проекта

5.1 Управление охраной труда  в хозяйстве электроснабжения..................

5.1.1 Расчет затрат на средства  защиты работников хозяйства  электроснабжения...........................................................................

5.2 Структура управления охраной окружающей среды

в хозяйстве электроснабжения................................................................

5.3 Безопасность жизнедеятельности  в чрезвычайных ситуациях.............

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................................

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.................................................

ПРИЛОЖЕНИЕ 1…………………………………………………………………...

ПРИЛОЖЕНИЕ 2…………………………………………………………………...

ПРИЛОЖЕНИЕ 3…………………………………………………………………...

ПРИЛОЖЕНИЕ 4……………………………………………………………………

ПРИЛОЖЕНИЕ 5……………………………………………………………………

 

ВВЕДЕНИЕ

 

 

По мере реформирования железнодорожного транспорта возрастает значение проблемы повышения производительности труда  и эффективности производства. Решение  этой проблемы возможно лишь на основе научно обоснованного управления трудом. Главная цель такого управления – установить, с одной стороны необходимые затраты труда в процессе производства, а с другой – пути их эффективного снижения.

В рамках дипломного проекта рассчитаны и выбраны основные параметры  системы тягового электроснабжения: мощность опорной тяговой подстанции и площадь сечения проводов контактной подвески для одной фидерной зоны.

Научно обоснованное управление трудом включает в себя три взаимосвязанные  проблемы: организацию труда, нормирование труда и организацию оплаты труда.

В проекте рассмотрены основные направления совершенствования организации и оплаты труда в хозяйстве электроснабжения электрифицированных железных дорог.

В дипломном проекте  особое внимание уделено совершенствованию нормирования труда рабочих с повременной системой оплаты труда; разработан метод снижения трудоемкости нормативно-исследовательской работы и работы по оперативному нормированию за счет широкого применения ЭВМ для изучения трудовых процессов и расчета норм труда.

В экономической части  рассмотрен вопрос организации и планирования работы района контактной сети.

Высокий уровень производительности и эффективности труда в хозяйстве электроснабжения железных дорог возможен лишь при высокой его организации. В основе же организации труда лежит нормирование труда.

 

1 Расчет и выбор основных  параметров системы тягового  электроснабжения

 

1.1 Определение мощности опорной тяговой подстанции

 

Выполнение проекта начинается с расчёта мощности подстанции, мощности её понизительных трансформаторов. Трансформаторы выбираются по ГОСТ 14209-85, согласно которому при сроке службы 25 лет средняя относительная интенсивность износа его изоляции не должна превышать единицы, а температура наиболее нагретой точки обмотки и верхних слоёв масла не должна быть больше нормативных /1/.

При расчёте относительной  интенсивности износа изоляции трансформатора принимается, что размеры движения и расход электроэнергии на тягу поездов в осенне-зимний период не выше чем в весенне-летний. Расчёт ведётся в предположении, что износ изоляции обмоток происходит только в период восстановления нормального движения после “окна”. При этом учитываются три режима движения поездов, определяющих температуру обмоток и масла. Режим нормального движения поездов, режим движения поездов после «окна» и режим  наибольшего размера движения поездов на участке.

Для каждого из этих режимов  должны быть определены токовые нагрузки подстанций; средний и эффективный  ток.

Указав расположение тяговых  подстанций на участке, выбрав из них  расчетную фидерную зону, необходимо найти средние и эффективные токи поездов отнесенных к фидерам расчетной подстанции.

Для этого по разложенной  кривой поездного тока при двустороннем питании или непосредственно  по кривой поездного тока при одностороннем  питании находятся средние значения и квадрат эффективного значения тока каждого фидера.

Для этого кривую поездного  тока (разложенного или неразложенного) необходимо разбить на отрезки, в  пределах которых ток изменяется не более чем на 40–60 А для участков переменного тока. После чего среднее значение поездного тока и среднее значение его квадрата (квадрат эффективного тока) могут быть определены по формулам /1/:

;      (1.1)

,     (1.2)

где n0-количество отрезков на кривой поездного тока;

-среднее значение тока поезда  за рассматриваемый промежуток  времени ti;

t-время хода поезда по фидерной зоне.

 

Среднее значение поездного тока:

Разложенная кривая:

 

Неразложенная кривая:

 

Квадрат эффективного тока:

Разложенная кривая:

 

Эти токи являются исходными для  расчёта нагрузок фидеров подстанций постоянного тока и нагрузок плеч подстанций переменного тока от всех поездов, проходящих по участку.

Зная средние и эффективные  значения поездного тока, отнесённого к фидеру, можно найти средние и эффективные токи фидера от всех поездов. Для этого воспользуемся формулами, которые при однотипных поездах имеют вид:

      (1.3)

;

;

;

.

 

1. Расчетный режим

2. Режим после окна

3. Режим наибольшей пропускной способности

 

Для эффективных токов:

при одностороннем питании

 

  (1.4)

 

при двустороннем питании

 

  (1.5)

 

1. Расчетный режим

2. Режим после окна

3. Режим наибольшей пропускной способности

 

Здесь nф - наибольшее число поездов в фидерной зоне, равное:

     (1.6)

где q0 - заданный минимальный интервал между поездами;

N - число пар поездов в сутки при нормальном режиме (определяется по формуле 1.27);

N0 - пропускная способность участка дороги в сутки.

В данном случае найденное значение nф не следует округлять. Определяем средние токи всех фидеров расчётной подстанции участка переменного тока, а также квадраты эффективных токов при числе поездов N, NСГ и N0.

Для подстанций переменного тока, после определения нагрузок фидеров, находятся линейные нагрузки.

Для двухпутного участка средние  токи плеч

      (1.7)

 

1. Расчетный режим

2. Режим после окна

3. Режим наибольшей пропускной способности

 

И квадраты эффективных токов плеч:

  (1.8)

 

1. Расчетный режим

 

2. Режим после окна

 

3. Режим наибольшей пропускной способности

 

Из формул (1.6, 1.7, 1.8) видно, что фидерные токи зависят от коэффициента использования пропускной способности . Его следует брать каждый раз соответствующим расчетному режиму, так для режима после окна , для режима наибольшей пропускной способности .

Нагрев масла в трехфазном силовом  трансформаторе определяется потерями в обмотках трёх фаз, которые при несимметричной нагрузке неодинаковы. Для учета этого обстоятельства можно оперировать эквивалентным эффективным током фазы, который вызовет при симметричной нагрузке те же потери, что и действительные несимметричные нагрузки.

Формулы для расчета квадрата эффективного тока обмоток «а» и «с», в предположении, что углы сдвига фаз средних нагрузок на обеих плечах равны, имеют вид:

   (1.9)

 

Для определения наибольшего эффективного тока обмотки значения величин Iаэ, Iвэ, должны быть рассчитаны при . За ток Iэ наиб. принимается больший из токов Iаэ и Iсэ..

Эквивалентные по нагреву масла  токи обмотки (при том же предположении) находятся по формуле:

    (1.10)

 

По этой формуле находят эквивалентный  по нагреву масла ток обмотки  при заданных размерах движения Iэо и ток в период восстановления нормального графика движения после окна Iсг, подставляя соответствующие этим режимам величины Iаэ, Iвэ, .

После расчета  величин Iэ наиб, Iэс и Iэо  следует определить необходимую трансформаторную мощность для питания тяговой нагрузки.

 

1.2 Определение количества понизительных трансформаторов

 

Для дальнейших расчетов следует выбрать  по каталогу трансформатор мощностью Sн, принимаемой в качестве базовой.

В большинстве случаев  для  подстанций  переменного  тока можно принять  ее равной 50МВ×А (т.е. два трансформатора по 25МВ×А). Тогда мощность понизительного трансформатора, которую допустимо использовать для тяги Sнт, определится из выражения /2/:

 

     (1.11)

где Kу - коэффициент участия районной нагрузки в максимуме;

Sp - мощность районной нагрузки, МВ×А.

 

Далее находится  часть номинального тока, приходящаяся на тягу поездов  по формуле:

     (1.12)

где Uш - напряжение  на  вторичной обмотке силового понизительного трансформатора, равное 27,5кВ.

 

Для расчета средней интенсивности  износа изоляции обмотки трансформатора определим отношения:

    (1.13)

 

Если окажется, что kmax>1,5 то уже на этом этапе следует выбрать следующие более мощные трансформаторы.

После определения этих отношений следует найти среднюю  интенсивность износа изоляции обмотки  трансформатора в сутки предоставления окна:

     (1.14)

где

Здесь Q0ном -номинальная температура наиболее нагретой части обмотки, равная 98°С;

Qссг - температура окружающей среды в период восстановления нормального движения поездов, задается в зависимости от района;

a-коэффициент, равный 0,115 1/ос.

   (1.15)

 

   (1.16)

 

В последнем выражении:

     (1.17)

 

В формулах (1.15 и 1.16) величины b, a, g и h постоянные, аппроксимирующие зависимости разности температур «обмотки-масло» и «масло-окружающая среда» (а=20.5; b=2.5; g=39.7; h=15.3°С);

t0 - среднее время хода по фидерной зоне поездов основного типа в чётном и нечётном направлениях;

t M - постоянная времени масла; её можно принять равной 2,5ч для трансформаторов мощностью до 32 МВ×А и 3,5ч - для трансформаторов большей мощности.

По полученной  средней  интенсивности износа c производится пересчет номинального тока. Находится такой расчетный номинальный ток, при котором относительная интенсивность износа изоляции будет нормальной, по формуле:

  (1.18)

где nсг - число суток с предоставлением окон за год, можно принять равным 2/3 числа суток в весенне-летний период.

 

 

Если полученное значение тока Ioном>Iнт, то следует выбрать следующий из ряда трансформаторов большей мощности. И так до тех пор пока не выполнится условие Iоном <= Iнт.

Выбранные по износу изоляции трансформаторы должны быть проверены по наибольшему допустимому току и наибольшим допустимым температурам обмотки и масла.

Наибольшая температура масла  может быть определена по формуле:

   (1.19)

А обмотки по формуле:

 

   (1.20)

Если окажется, что  >95°С или >140°С, то надо принять к установке следующие по мощности трансформаторы.

Значения входящих в  формулы (1.19 и 1.20) величин определены ранее.

На тяговых подстанциях обычно устанавливают два силовых понизительных трансформатора одинаковой мощности. Учитывая это, зная общую трансформаторную мощность, можно выбрать номинальную мощность трансформаторов. Принимаем два трансформатора мощностью 25 МВА /3/.

 

1.3 Расчет площади сечения проводов контактной сети для двух схем питания

 

Площадь сечения проводов контактной сети определяется экономическим расчетом с последующей проверкой на нагревание /4/.

Для проводов контактной сети можно  принять, что с ростом площади сечения уменьшаются потери энергии, но возрастают капитальные затраты. Отсюда следует, что необходимо найти оптимальное сечение при котором приведенные расходы будут наименьшими. Общеизвестно, что зависимость приведенных затрат  от площади сечения в области экономического сечения имеет пологий минимум, а это дает возможность при выборе типа подвески, допустить некоторое отклонение от экономического  сечения. Если решается вопрос пропуска поездов с наибольшими скоростями движения, то не следует площадь сечения брать больше  экономической, т.к. её увеличение от этого уровня на 30% даёт приращение скорости всего на 1%.

 

Расчет экономической  площади  сечения проводов контактной сети в  медном эквиваленте для одной  фидерной зоны двухстороннего питания, при сроке окупаемости 8 лет, можно провести по формуле /1, 4/:

мм2     (1.21)

где Во - годовые удельные потери в проводах контактной сети рассматриваемой фидерной зоны, кВт×ч/Ом×год.

Величина удельных потерь энергии  находится по формуле:

     (1.22)

где DАгод - годовые потери энергии в проводах фидерной зоны, кВт×ч;

rэкв – сопротивление омическое или активное параллельно соединенных проводов контактной сети одного пути (при узловой и параллельной схемах сопротивление всех проводов всех путей, как параллельно соединенных), Ом/км;

l – длина фидерной зоны, км.

При раздельной схеме питания контактной сети путей величины Во и Sмэ рассчитываются для каждого пути отдельно.

Величина годовых потерь:

    (1.23)

где DАсут - потери энергии в контактной сети фидерной зоны за сутки, кВт×ч.

Для определения величины DАсут на одном пути при отсутствии рекуперации, двустороннем питании, однотипных поездах можно воспользоваться следующими формулами /1,4/.

Раздельная схема питания путей при отсутствии рекуперации:

кВт×ч;        (1.24)

где А - расход энергии на движение одного поезда по фидерной зоне, кВт×ч.

rэкв – сопротивление контактной подвески одного пути, Ом/км;

АТ - расход энергии на движение всех поездов за период Т=24 часа по фидерной зоне, кВт·ч;

U - напряжение в контактной сети, кВ;

n - наибольшее число поездов в фидерной зоне.

Расход электрической энергии  на движение одного поезда определяется по неразложенной кривой по следующим формулам:

Для участков переменного тока:

кВт×ч;    (1.25)

где Uср - среднее расчетное напряжение в контактной сети, 25 кВ;

Км -коэффициент мощности нагрузки, равный 0.85.

Узловая схема питания путей /4/:

       (1.26)

где Ачет, Анеч – расход энергии на движение одного поезда по четному и нечетному пути соответственно, кВт×ч;

tmчет, tmнеч – время потребления тока поездом на четном и нечетном пути соответственно, час.

Nчет, Nнеч – среднесуточные размеры движения по четному и нечетному пути;

n – наибольшее число пар поездов,  могущих одновременно занимать фидерную зону, вычисляется как средняя величина от поездов по обоим путям;

rэкв – сопротивление всех проводов обеих путей, Ом/км;

АT - расход энергии на движение всех поездов за период Т=24 часа по обоим путям фидерной зоны, кВт×ч.

Среднесуточные размеры движения поездов по четному и нечетному  пути определяются так:

     (1.27)

где М-грузопоток, т×км/км;

КT - коэффициент тары, 045;

Q - масса поезда, т;

Кн - коэффициент годовой неравномерности движения, 1,1—1,5.

Узловая схема:

Раздельная схема:

При узловой схеме питания полученное значение площади сечения проводов контактной сети необходимо разделить на два и далее выбрать тип контактной подвески с указанием допустимой нагрузки по току /1 табл.8,3/, а также найти электрическое сопротивление /1 табл. 2.1, табл. 2.10-2.14/.

Принимаем контактную подвеску М95+МФ100.

 

1.4 Проверка выбранной площади сечения проводов контактной сети на нагревание

 

Проверка на нагревание проводов как  при постоянном так и при переменном токе производится сравнением наибольших эффективных рабочих нагрузок фидеров с допустимыми для данного типа подвески.

Определение величины эффективного тока фидера выполняется для одного пути наиболее нагруженной фидерной зоны при раздельном питании путей по формуле /1, 4/:

А2,   (1.28)

где АT - расход электроэнергии на движение всех поездов за период Т=24 часа на наиболее нагруженном пути расчетной фидерной зоны от расчетной подстанции в кВт×ч или кВар×ч для участков переменного тока, в период наибольшей перегрузки;

U - среднее расчетное напряжение в контактной сети 25 кВ;

 - суммарное полное время хода всех поездов по фидерной зоне, ч;

-тоже под током, ч;

 - наименьший межпоездной интервал, ч;

n - количество поездов, проходящее за сутки по наиболее нагруженному пути фидерной зоны в нормальном режиме.

Тяговыые подстанциии переменного тока 📙 Дипломная → 🆔 20788

Тяговыые подстанциии переменного тока 📙 Дипломная → 🆔 20788

Тяговыые подстанциии переменного тока