Потребление электроэнергии на тягу поездов. 2

       Введение 
 

       Актуальность  темы исследования. Исключительно важное социально-экономическое значение для стабилизации и развития экономики  России в целом и ее регионов имеет  железнодорожный транспорт. Являясь  естественной монополией, он в значительной мере влияет на ситуацию по формированию конечной себестоимости товаров, их конкурентоспособности как на внешнем, так и на внутреннем рынках. Жизнеспособность и перспективы железнодорожного транспорта определяются тем, в какой  мере он воспринимает и использует хозяйственные и технологические  решения, предлагаемые рынком и современным  научно-техническим прогрессом. Технический  прогресс в сфере производства и  средств обработки информации требует  непрерывного совершенствования форм и методов управления железнодорожным  транспортом, а также оптимальной  организации систем управления, среди  которых система управления инвестиционными  потоками должна стать определяющей в обеспечении нового экономического роста отрасли.

     Для поддержания устойчивой работы железнодорожного транспорта необходимо направить значительный объем инвестиций в его основные фонды. Полная восстановительная стоимость  выбывающих средств с 2001 по 2010 годы составляет более 1405 млрд. рублей. Из них 785 млрд. рублей приходятся на первые пять лет. Для повышения эффективности  работы федерального железнодорожного транспорта в условиях рынка и  структурной реформы необходима оптимизация системы распределения  инвестиционных ресурсов по многоуровневой системе его предприятий и  подразделений, т.е. обеспечение субъектов  хозяйственной деятельности необходимыми инвестиционными ресурсами.

     С 1998 года наиболее активными темпами  реформировалась система привлечения, накопления и распределения инвестиционных ресурсов по уровням управления, увеличились  размеры централизованных фондов и  резервов МПС России. Тем не менее  важная проблема эффективного управления инвестиционными потоками в многоуровневой системе железнодорожного транспорта

     Железные  дороги прочно занимают ведущее положение  в транспортной системе России. Железнодорожным  транспортом осуществляется около 80% всего грузооборота (с учетом трубопроводного  транспорта - 40%); доля в пассажирообороте составляет свыше 30%; доля отрасли в  ВВП страны - около 3%.

     Учитывая  значимую роль железнодорожного транспорта, Правительство поставило перед  отраслью задачу проведения структурной  реформы. Реализация Стратегической программы, проект которой готовится в настоящее  время, должна обеспечить развитие ОАО "РЖД" как эффективной общенациональной транспортной компании, стимулирующей устойчивый рост экономики страны.

     При этом нужно ясно понимать риски и  ограничения, с которыми компания может  столкнуться при реализации программы. Это, прежде всего, пока нерешенная проблема убыточности пассажирских перевозок, конкуренция со стороны других видов  транспорта и частных железнодорожных  перевозчиков и операторов, нерегулируемый рост цен на ресурсы, потребляемые железными  дорогами, колебания конъюнктуры  рынка.

     В этих условиях задача динамично развивающейся  общенациональной транспортной компании ОАО "РЖД" состоит в удовлетворении рыночного спроса на перевозки, повышении  эффективности деятельности, качества услуг и глубокой интеграции в  Евроазиатскую транспортную систему.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      1 Потребление электроэнергии на  тягу поездов 

          Электропотребление электротягой поездов зависит от объёма перевозок и установленной нормы расхода электроэнергии на тягу поездов.

      Объём перевозок  определяется по заданным грузопотокам в прямом и обратном направлениях и числу пар пассажирских поездов в сутки. 

      1.1Определение  объема электроэнергии на тягу  поездов 

        Определяем объём грузовых перевозок по формуле:  

                          (1.1) 

где – грузопоток в прямом направлении, млн. т нетто;

       – грузопоток в обратном направлении, млн. т нетто;

         – эксплуатационная длина, км;

         – коэффициент тары,   = 0,55 – 0,65, приняла = 0,6.

 млн т· км брутто.

      Определение объёма пассажирских перевозок рассчитываем по формуле: 

      

                              (1.2) 

где – число пар пассажирских поездов в сутки;

     – масса пассажирского поезда, т. 

        млн т· км брутто.

      Определяем общий объём перевозок на расчетном участке по формуле: 

      

;                                                   (1.3) 

        млн т· км брутто. 

      Расход  электроэнергии на тягу поездов определяется по формуле: 

      

,                          (1.4)

      где и – удельный расход электроэнергии на тягу поездов грузовыми и пассажирскими поездами, Вт  ч/т · км брутто. 

      

 млн т ·км брутто. 

      1.2  Расход электроэнергии нетяговых  потребителей 

      Расход  электроэнергии нетяговых потребителях определяется по формуле: 

                    

.                                           (1.5) 

      где - для тяговых подстанций постоянного тока применяем значение коэффициент равным 0,5.

               

      

млн. кВт · ч 

      1.3 Расход электроэнергии на собственные нужды подстанции

      Расход электроэнергии на собственные нужды подстанции определяется по формуле: 

                  

                                  (1.6) 

      

млн. кВт·  ч 

     1.4 Общая годовая переработка электроэнергии

     Общая годовая переработка электроэнергии определяется по формуле: 

      

,                                               (1.7)

шт.

где – масса грузовых поездов, т;

          Общее количество пар поездов в сутки определяется по формуле: 

      

,                                     (1.8) 

где – количество пар грузовых поездов в сутки;

     – количество пар пассажирских  поездов в сутки, 

      

 шт.

     1.5   Полное электропотребление на тягу поездов

       Полное электропотребление на тягу поездов определяем по формуле: млн. кВт-ч, 

      

,                            (1.9)

      где   — коэффициент, учитывающий дополнительное электропотребление на собственные нужды электровозов и их маневры; = 1,08 при постоянном токе;

       — коэффициент месячной неравномерности движения;

      —коэффициент, учитывающий дополнительное электропотребление           в зимних условиях; = 1,08 при среднесуточной температуре t                      наружного   возду;

    — коэффициент, учитывающий переход  от среднего значения выпрямленного тока к действующему значению переменного тока; = 1 при постоянном;

     — отношение действующего значения напряжения первичной обмотки трансформатора электровоза к среднему значению выпрямленного напряжения = 1 при постоянном токе. 

      

 млн. кВ – ч . 

     1.6 Электропотребление на тягу поездов,  отнесенное к шинам тягового напряжения подстанций.

     Электропотребление  на тягу поездов, отнесенное к шинам  тягового напряжения подстанций определяем по формуле: млн. кВт-ч, 
 

                        

                                             (1.10) 

      где — коэффициент потерь электроэнергии в тяговой сети, равный 1,05 для постоянного тока

      

 млн. кВт·ч. 

      1.7 Расход электроэнергии на собственные нужды подстанции

         Расход электроэнергии на собственные нужды подстанции определяется по формуле 

      

,                                         (1.11) 

      

млн. кВт ч.

                                  1.8 Общая годовая переработка электроэнергии                   

            Общая годовая переработка электроэнергии определяется по формуле: 

;                                    (1.12) 

      

 млн. кВт·ч. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2 Составление схемы электроснабжения 

      Количество  тяговых подстанций на участке определяется отношением длины электрифицированного расчетного участка к среднему расстоянию между подстанциями.

      Тяговые подстанции расставить на электрифицированном  участке можно после определения  количества опорных и промежуточных  подстанций. На участках, электрифицированных  на постоянном токе, опорные подстанции сооружаются не реже, чем через 5 промежуточные.

      Расстояние  между тяговыми подстанциями постоянного  тока принял 25км(20-25). Расположение тяговых подстанций изображено на рисунке 2.1.

      Количество  тяговых подстанций рассчитывается по формуле: 

      

,                                           (2.1) 

где – протяженность участка между тяговыми подстанциями. 

      

 шт. 

      Принимаем наименьшее целое количество тяговых  подстанций 7.

      Количество  районов контактной сети рассчитывается по формуле: 

      

;                                     (2.2) 

где - длина контактной сети, обслуживаемой одним ЭЧК равна 25 км. 

      

 шт. 

      Развернутую длину контактной сети рассчитывается по формуле: 

                                                                 (2.3) 

 км.

      Длина СЦБ рассчитывается по формуле: 

                                                   ;                                           (2.4) 

 км. 

      Принимаем наименьшее целое количество районов  контактной сети 7. 

     Рисунок 2.1 – Схема электроснабжения 

      Описание  схемы рисунка 2.1: дистанция электроснабжения обслуживает электрифицированный  участок  общей протяженностью 150 км. Электроснабжение осуществляется через трансформаторные подстанции, из которых 2-опорных, 6-промежуточных. На линии установлено 7 ППС и 4 ПС. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      3Выбор сечения контактной сети

     3.1Суммарное время хода поездов по фидерной зоне lт, ч:

,                                   (3.1) 

ч.

     Число поездов на участке питания в  сутки по одному пути или в одном  направлении:

                                   (3.2)		  
 
 
 
                                     (3.3)		  
 

где — число пассажирских поездов по данному пути в сутки.

     Число грузовых поездов в сутки по каждому  пути можно определить в зависимости  от количества перевозимого груза и  массы поезда:

;		 (3.4)
;		 (3.5)
 

где и — грузопоток соответственно в груженом и обратном направлении, млн. т нетто;

      — коэффициент  тары;

     — масса  грузового поезда, т. 

 

     Суммарное время хода поездов под током

                                               
,                                      (3.6)		  
 
 
 
 
 
  
 
 

      

 

     Расход  электроэнергии на участке питания  за время Т = 24 ч, кВт ч:

,		 (3.7)

где — расход электроэнергии на тягу поездов, определяется по формуле;

      L — длина электрифицируемого участка, км 

 кВт
ч:

     Потери  энергии в контактной сети для  однопутных или многопутных участков при полном параллельном соединении путей (три соединения в равноудаленных точках фидерной зоны), кВт ч:

     при двустороннем питании

;		 (3.8)

      — номинальное напряжение контактной сети  3 кВт;

      — сопротивление 1 км проводов контактной сети, Ом/км;

      —длина фидерной зоны, км;

     WT —расход электроэнергии за время T = 24 ч на участке , кВт ч;

       — суммарное время движения  поездов по фидерной зоне  , ч;

      — суммарное  время  движения  поездов  под  током  по  фидерной  зоне , ч.;

       — интервал попутного следования  поездов, ч; 

     N — число поездов за время Т.

     

 

 кВт
ч

     Годовые потери электроэнергии в проводах контактной сети, кВт ч:

     для постоянного тока

,		 (3.9)
      
млн. кВт · ч 		 

            Потери электроэнергии за год в проводах фидерной зоны при их сопротивлении 1 Ом, отнесенные к 1 км, кВт ч/Ом:

,		 (3.10)
 

 кВт
ч/Ом

     Площадь сечения проводов в медном эквиваленте  при сроке окупаемости 10 лет, мм2,

,		 (3.11)

где сэл — стоимость1 кВт ч электроэнергии на тягу поездов, руб. 

 мм2

           При этом в соответствии с нормами следует проектировать контактную подвеску на участках постоянного тока с двумя контактными проводам сечением по 100 мм2. Для несущих тросов на постоянном токе выбирают провода ПБСМ70 + МФО 100 с Iдоп = 710А, r = 0,163Ом.

        3.2  Проверка проводов контактной сети по нагреванию. Эта проверка проводится сопоставлением максимальных эффективных токов подвески (в амперах) с длительно допустимыми токами для принятого сечения контактной сети (приведен в приложении 1): > .

     

где — коэффициент превышения наибольшей 20-минутной нагрузки над

     часовой: К20=1,2(1- 10)

          К2=1,18

     Квадрат эффективного тока фидера, А2,

     при двустороннем питании

,		 (3.12)
 
 

А

     3.3 Проверка проводов контактной подвески по минимально допустимому напряжению в контактной сети.

     Выбранные по условиям нагрева провода необходимо проверить по минимально допустимому напряжению в контактной сети:

                                                   ,

где — напряжение в контактной сети, В;

В соответствии с требованиями Правил и Норм минимальное напряжение в контактной сети установлено равным 2700 В на постоянном токе.

     Для проверки уровня напряжения по каждой межподстанционной зоне необходимо определить максимальные потери напряжения до токоприемника электровоза за время хода его под током по блок-участку. Причем этот блок-участок расположен в конце участка питания при одностороннем питании или в середине этого участка при двустороннем питании. Проверка проводится для нормальной схемы питания.

     при двустороннем питании

,		 (3.13)

где , — суточный расход электроэнергии по I и IIпутям, кВт-ч;

            — длина фидерной зоны, км;

            —  расстояние   от  подстанции   до   середины   фидерной   зоны при 

               двустороннем  питании;

          — коэффициент    эффективности;    = 1     при    постоянном

               токе;

           — результирующее относительное сопротивление  1   км тяговой сети для 

               однопутного  участка,  Ом/км   (для  постоянного тока )

      — то же для двухпутного участка  при равных и одинаково направленных  токах 

                в подвесках  смежных  путей,  Ом/км (для постоянного  тока ).

В

В 
 
 
 
 

   4Составление  плана по труду.

   4.1Расчет  потребности численности работников  по подразделениями.

   4.1.1Численность  персонала района контактной сети (ЭЧК) определяется по формуле: 

                              ,                              (4.1) 

где     – коэффициент учитывающий сроки ввода в эксплуатацию, 1,05;

       – развернутая длина контактной сети, 513;

      – коэффициент, учитывающий сложные  климатические факторы, 1;

       – коэффициент переменного  тока, 1,05. 

      

 чел 

   Расчет  потребностей численности работников контактной сети занесены в таблицу 4.1. 

Таблица 4.1.1 – Штат работников района контактной сети

№ п/п Должность Количество  на

1 ЭЧК

 Всего Разряд, группа
1 Начальник 1 6 ΙΙI
2 ст. Электромеханик 1 6 ΙΙI
3 Электромеханик 1 6 ΙΙI
4 Шофёр автолетучки 1 6 ΙΙI
5 Машинист дрезины

(автоматрисы)

 4 24 ΙΙI
6 Уборщица 1 6 ΙΙI
7 Электромонтер 1 6 6
8 Электромонтер 2 12 5
9 Электромонтер 3 18 4
10 Электромонтер 5 30 3
11 Итого:   114  
Потребление электроэнергии на тягу поездов. 2