Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции по электроснабжению на железнодорожном транспорте. Часть 3 - файл 1.doc


Лекции по электроснабжению на железнодорожном транспорте. Часть 3
скачать (940 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc940kb.03.12.2011 13:51скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

1   2   3
Реклама MarketGid:
Загрузка...

Рис. 4.2. Схема расположения поездов


при одностороннем питании


Рис. 4.3. Упрощенная схема расположения поездов при одностороннем питании: Ijл – ток, потребляемый поездом слева от i-го; Ii – ток i-го; Ijп – ток,
потребляемый поездом справа от i-го


где– сопротивление 1 км контактной сети.

Подставив выражения (4.5) – (4.7) в формулу (4.4), получим:





.

(4.8)

Если поездов, поездов, то, используя принцип суперпозиции для n поездов, можно записать:





.

(4.9)



В общем виде выражение (4.9) представляется как





.

(4.10)



Для двухстороннего питания учитывается распределение тока поезда
между тяговыми подстанциями.

Потери мощности. Мощность, передаваемая по фидеру тяговой подстанции,





.

(4.11)


Мощность всех n электровозов определяется выражением:







(4.12)


Для схемы одностороннего питания ток фидера можно получить как







(4.13)


Потеря мощности определяется как





,

(4.14)


где – потеря напряжения до поезда «к», .

При расчетах системы тягового электроснабжения могут быть два
вида задач:

требуется определить все расчетные величины применительно к определенному графику движения поездов (например, метрополитена);

требуется определить все расчетные величины в условиях, при которых не может быть задан определенный график движения поездов (это относится к движению поездов на магистральных участках железных дорог).

Нашедшие наиболее широкое применение в учебной, проектной и эксплуатационной практике методы расчета систем тягового электроснабжения могут быть разбиты на три группы:

1) методы расчета по заданному графику движения поездов;

2) методы расчета по средним размерам движения поездов;

3) методы расчета с учетом неравномерности движения поездов;

В задачу настоящего конспекта лекций не входит анализ каждого метода, поэтому ниже рассмотрены лишь основные принципы методов расчета системы тягового электроснабжения.
^ 4.2. Принцип методов расчета по заданному графику движения поездов
Методы расчета, основанные на использовании графика движения поездов и кривых потребляемых токов, полученных по результатам тяговых расчетов, начали создаваться еще в конце XIX в., сведения о них приведены в
работе 1.

Известен график движения поездов и кривые потребляемого ими тока (рис. 4.4). Рассматривается конкретный отрезок времени Т. Это время делится на небольшие интервалы t, в пределах которых принимается, что поезда неподвижны.

Для каждого интервала времени составляется мгновенная схема и определяются числовые значения показателей (токи фидеров, потери напряжения, мощности).

По результатам расчета всех интервалов строится хронологический график изменения показателей, в котором учитывается фактор движения поездов. Чем меньше интервал времени между сечениями, тем точнее результаты. Однако бесконечно большое число сечений получить нельзя, поэтому всегда будут ошибки, которые возникают за счет того, что при равномерном сечении, т. е. при постоянном интервале t теряются моменты, когда изменяется нагрузка. Это легко устраняется, если сечения графика движения поездов выполнять с учетом характера изменений нагрузки.

^

Рис. 4.4. Кривая потребляемого тока и график движения поездов



К этой группе методов можно отнести методы равномерного сечения графика движения поездов, характерных сечений графика движения поездов, моментов инерции, непрерывного исследования графика движения поездов, расчета нагрузки тяговой подстанции по кривым расхода электрической энергии.

Основной сложностью в использовании методов расчета приведенной выше группы была трудоемкость, однако наличие вычислительной техники позволило устранить этот недостаток.
^ 4.3. Принцип методов расчета по средним размерам движения поездов
Методы расчета по средним размерам движения поездов создавались и развивались в 20-е гг. прошлого столетия Бизакре, В. А. Шевалиным, А. Б. Лебедевым, описаны они в источнике 1 и др.

Для данной группы методов характерно то, что расчет ведется для среднего числа поездов за рассматриваемый отрезок времени (обычно сутки), т. е. без учета неизбежной во время эксплуатации неравномерности движения поездов.

Зависимость основных электрических величин, определяемых при расчете системы электроснабжения, от схемы питания тяговой сети наиболее наглядно можно показать методом подвижных нагрузок.

В этом методе действительные поездные токи заменены постоянными нагрузками, движущимися с неизменной скоростью на равных и постоянных расстояниях друг от друга. Величина самой нагрузки принимается равной среднему току поезда за рассматриваемый период. Масса поезда каждого направления принимается одинаковой.

Показатели системы тягового электроснабжения могут быть получены также методом равномерно распределенной нагрузки.

В этом случае переменная по величине и месту расположения нагрузка заменяется равномерно распределенной. Величина равномерно распределенной нагрузки, приходящейся на единицу длины (так называемая удельная нагрузка), выбирается такой, чтобы общая нагрузка на линии оставалась равной по величине действительной.

Удельная нагрузка i может быть определена:

по среднему току поезда –





,

(4.15)


где Incp – средний ток поезда; ncp – среднее число поездов, находящихся в зоне питания; l – длина фидерной зоны (зоны питания);

по расходу электрической энергии в зоне питания –





,

(4.16)


где W – расход электрической энергии на фидерной зоне (зоне питания) за расчетный период; U – расчетное напряжение тяговой сети; Т – расчетный период.

Зная удельную нагрузку, определяют среднюю нагрузку фидера и подстанции, потери напряжения и мощности.

Описанный метод также не учитывает колебания числа поездов. Отсюда не представляется возможным определять кратковременные значения (максимальные и минимальные) расчетных величин. Результаты расчетов этом случае будут заниженными.

Следовательно, использование методов расчета по средним размерам движения поездов возможно для решения задач, не требующих большой точности.

К этой группе методов можно отнести методы подвижных нагрузок, равномерно распределенной нагрузки, расчета по эпюрам средних нагрузок, а также метод, позволяющий выполнять расчет тяговых сетей на основе заданных размеров движения.

Исходными данными для расчета системы электроснабжения являются значения токов поездов, которые задаются кривыми тягового тока. Эти токи зависят от многих факторов, в том числе от распределения числа поездов в фидерной зоне, которое можно получить, применяя общие положения теории вероятности.
^ 4.4. Принцип метода расчета с учетом неравномерности движения поездов
Основные положения этого метода разработаны отечественными учеными, они рассмотрены в работах 1, 7.

Число поездов в фидерной зоне случайно из-за случайного их расположения в зоне питания и непрерывного движения, это число является основным фактором, определяющим нагрузку в системе тягового электроснабжения.

Любая случайная величина наиболее полно характеризуется законом ее распределения, который определяет вероятность нахождения в фидерной зоне (зоне питания) конкретного числа поездов.
4.4.1. Законы распределения числа поездов
Из всего многообразия законов распределения случайных величин при рассмотрении распределения числа поездов наиболее часто используются
два – биноминальный и гипергеометрический.

Биноминальный закон распределения соответствует случаю, когда рассматривается повторение одного и того же опыта при постоянных условиях, причем в качестве элементарных исходов каждого отдельного опыта различают два: появление некоторого события А и непоявление этого события А.

Таким образом, можно предполагать независимость появления поездов, т. е. появление одного поезда в зоне не изменяет вероятности появления любого другого.

Примем следующие обозначения: n – максимальное число ниток графика движения поездов; m – число ниток графика, занятое поездами; (n – m) – число ниток, свободное от поездов; А – событие, что m любых ниток занято поездами; В – событие, что (n – m) свободных ниток; А1, А2, Аm – события, что первая, вторая, m-я нитки заняты поездами; В1, В2, В(n-m) – события, что первая, вторая, (n – m)-я нитки свободны; М1 – событие, что m ниток занято, а (n – m) – свободно.

Согласно теории вероятности можно записать:





;

(4.17)







.

(4.18)


По аналогии с выражениями (4.17) и (4.18) запишем:





.

(4.19)


Поскольку при биноминальном законе события Аj и Вj независимы, можно записать, что вероятности каждого события будут одинаковы, т. е.





;

(4.20)







.

(4.21)


Вероятность того, что в данной комбинации будет m ниток занято поездами, а (n – m) ниток будет свободно, определяется как




,

(4.22)


или





,

(4.23)


где m1 – число поездов одной комбинации.

Возможное число комбинаций поездов и ниток равно числу сочетаний:





.

(4.24)


Вероятность любой возможной комбинации из m поездов в n нитках графика





.

(4.25)


Максимальное число поездов за время Т обозначим N0. Фактически имеем N. Следовательно, можно записать:





;

(4.26)







.

(4.26`)


Тогда





.

(4.27)


При биноминальном законе распределение вероятностей соблюдается условие:




.

(4.28)


Гипергеометрический закон распределения числа поездов основан на вероятности появления поездов взаимозависимо.

Необходимо знать вероятность того, что за время t будет отправлено m поездов или в n нитках (внутри периода t) расположится m поездов.

Пусть все поезда в графике сохраняют свою последовательность по времени. Допустим, что поезд с номером k, лежащий между поездами с номерами k – 1 и k+1, может располагаться на любой свободной нитке между этими поездами (не выходя за их пределы). Если принять такое допущение и для остальных поездов, то можно подсчитать число графиков, которое можно составить, изменяя положение m поездов в n нитках (внутри интервала времени t). Очевидно, оно будет равно числу сочетаний из n по m, т. е. .

Подобным же образом можно передвигать поезда в свободных нитках между парой других смежных поездов и за пределами рассматриваемого интервала времени. Число таких графиков движения будет равно .

Следовательно, общее число графиков движения, удовлетворяющих условию, что в интервале t будет m поездов, можно определить как





.

(4.29)


Если же позволить всем поездам занимать любые смежные свободные нитки, то всего можно было бы построить графиков.

Вероятность графика, удовлетворяющая искомому условию (m поездов в интервале t),





.

(4.30)


В теории вероятности подобная зависимость носит название гипергеометрического распределения.

Используя теоретические законы распределения числа поездов, можно вычислить показатели системы тягового электроснабжения через числовые характеристики, полученные для этих законов.

4.4.2. Средние значения расчетных показателей

системы тягового электроснабжения
Для любой расчетной величины А ее среднее значение равно математическому ожиданию М(t) мгновенного значения Аt.

Средние токи поездов могут рассматриваться как математическое ожидание от мгновенных токов.

Средние токи фидеров, плеч питания, тяговых подстанций следует рассматривать как математическое ожидание мгновенных значений таких токов. Эффективные токи фидеров, плеч питания, тяговых подстанций находятся также через математические ожидания от квадрата мгновенных значений.

Средние потери напряжения до поезда и средние потери мощности можно рассматривать как математические ожидания от мгновенных значений этих величин.

В качестве примера рассмотрим схему одностороннего питания поездов (рис. 4.5).


Рис. 4.5. Схема одностороннего питания поездов

Мгновенное значение потери напряжения при одностороннем питании тяговой сети до поезда i согласно выражению (4.10)





.

(4.31)


Считая, что средняя потеря напряжения за время хода поезда по перегону равна математическому ожиданию от мгновенных значений потерь напряжения, запишем:




.

(4.32)


Подставив в формулу (4.32) выражение (4.31), получим:





.

(4.33)


Рассмотрим модель биноминального закона распределения числа поездов, т. е. будем считать поезда на перегонах независимыми.

Нагрузка поезда теоретически зависит от его расстояния до подстанции за счет потери напряжения в тяговой сети. Все случайные величины lj, Ij в выражении (4.33) независимы. Тогда согласно теореме о математическом ожидании суммы и произведения независимых случайных величин можно записать:




,

(4.34)


где  – средний ток (математическое ожидание), потребляемый поездами на перегоне j за расчетный период Т; ,  – средние расстояния от поездов j, i до подстанции.

Пусть график потребления тока будет таким, как это показано на рис. 4.6.


Рис. 4.6. Токи поездов:
, , , ,  – средние токи поездов 1, 2, 3, …h…, N

за время их хода по перегону j

Средний ток перегона за время Т





,

(4.35)


где tjh – время хода по перегону j поезда h.

Умножив и разделив правую часть выражения (4.35) на U, его можно
записать в виде:





,

(4.36)


где Wjh – энергия, потребляемая поездом h на перегоне j; WjT – энергия, потребляемая всеми поездами на перегоне за время Т.

Наличие вычислительной техники позволило создавать методы, где расчетные формулы могли бы быть использованы как алгоритм для ЭВМ. К ним можно отнести метод наложения, матричные методы расчета 2, 3, имитационное моделирование 4 и др.

Выбор метода расчета той или иной из рассмотренных величин для определения параметров системы электроснабжения или определения условий ее работы при заданных параметрах определяется исходными условиями и характером определяемой величины.
^ 5. ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ СИЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ТЯГОВЫХ ПОДСТАНЦИЙ И СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ

КОНТАКТНОЙ СЕТИ
Расчет системы тягового электроснабжения представляет собой технико-экономическую задачу, при решении которой намечается размещение тяговых подстанций, определяется их мощность, производится выбор типа и числа агрегатов; принимается схема питания и секционирования контактной сети, производится расчет сечения контактной подвески; выбираются и рассчитываются схема внешнего электроснабжения, защита от токов короткого замыкания.

Результаты расчета системы тягового электроснабжения позволяют выполнить комплексный проект электрификации железной дороги, где определяются объемы и методы строительно-монтажных работ.
^ 5.1. Принципы, исходные данные и порядок проектирования

систем тягового электроснабжения
Основополагающим принципом проектирования системы тягового электроснабжения является обеспечение наибольшей эффективности капитало-вложений.

Все проектно-сметные и изыскательские работы по электрификации железных дорог выполняют проектно-изыскательские организации или специализированные проектные подразделения на основании договоров с заказчиком, который выдает необходимые для проектирования исходные данные, а также осуществляет наблюдение за ходом выполнения проектных и изыскательских работ и принимает от проектной организации техническую документацию.

В качестве заказчика обычно выступает открытое акционерное общество «Российские железные дороги» (ОАО «РЖД»), иногда заказчиками бывают и филиалы ОАО «РЖД» – железные дороги.

Заказчик выдает техническое задание, в котором в качестве исходных данных указываются трасса и техническая характеристика электрифицируемой линии; виды движения, переводимые на электротягу; тип локомотива или задание по его выбору; объемы перевозок; род тока и напряжения в контактной сети; схема внешнего электроснабжения и проектные предпосылки его развития; рекомендации по разработке вариантов системы электроснабжения; сроки ввода в эксплуатацию и очередность строительства, возможность станции стыкования и др.

При проектировании проектная организация должна руководствоваться действующими нормами и правилами строительного проектирования, санитарными и противопожарными нормами, правилами по технике безопасности, различными техническими указаниями и нормами, а также номенклатурой различных изделий и другими утвержденными сметными нормами, ведомственными или заводскими инструкциями, положениями и т. п.

При проектировании объектов любого железнодорожного строительства, в том числе и объектов электрификации, разрабатывается проектное задание со сводным сметно-финансовым расчетом и рабочая документация.

Проектное задание позволяет выявить техническую возможность и экономическую целесообразность электрификации железнодорожной линии в заданные сроки, установить правильное размещение устройств электротяги согласно местным условиям, обосновать основные технические решения, определить потребность в материалах и оборудовании, общую стоимость и основные технико-экономические показатели.

Проектное задание после его утверждения является основанием для финансирования строительства, заказа основного оборудования и разработки рабочих чертежей.

Рабочие чертежи выполняют при проектировании по двум стадиям на основании утвержденного проектного задания, а при проектировании в одну стадию – на основании утвержденного технического задания.

Рабочие чертежи составляются в виде общих и деталировочных чертежей со спецификациями.
^ 5.2. Электрические расчеты системы тягового электроснабжения
Электрические расчеты системы тягового электроснабжения сводятся к расчету удельного электропотребления, определению числа, мощности тяговых подстанций и расстояния между ними, определению сечения проводов контактной подвески, а также к выбору мест расположения постов секционирования и пунктов параллельного соединения.

Вместе с этим оценивается влияние на действительную пропускную способность параметров и показателей системы электроснабжения при оптимальном размещении тяговых подстанций.
5.2.1. Выбор варианта размещения тяговых подстанций
Варианты размещения тяговых подстанций принимаются по среднему расстоянию между ними lcp. Это расстояние определяется по эмпирической формуле:




,

(5.1)


где Wг – годовой расход электрической энергии, кВтч; Рср – средняя годовая мощность нагрузки, приходящаяся на 1 км, кВт/км; 8760 – число часов в году.

Графическая зависимость среднего расстояния между тяговыми подстанциями от средней годовой мощности нагрузки показана на рис. 5.1.

Число подстанций в рассматриваемых вариантах можно определить следующим образом:
frame6

frame7

frame8




Рис. 5.1. Влияние средней мощности
нагрузки на расстояние между тяговыми подстанциями

где L – длина электрифицируемого участка железной дороги, км.

При каждом n возможно несколько вариантов размещения тяговых подстанций и выбирается оптимальный из них.

Теоретической основой оптимизации варианта является функция приведенных затрат Зпр от расчетного расстояния между тяговыми подстанциями lcp (рис. 5.2).

Кроме приведенных затрат (суммы капитальных вложений и эксплуатационных расходов с учетом коэффициента эффективности) необходимо учитывать

технический фактор – целесообразность сооружения тяговых подстанций на станциях, где всем поездам предусматриваются оста-



Рис. 5.2. Выбор оптимального варианта размещения тяговых подстанций

новки и имеют место большие токи трогания. При удалении подстанций от мест наибольшего потребления электрической энергии (сюда можно отнести подъемы, кривые и др.) будут существенные потери напряжения и мощности;

социальный фактор – необходимость размещения тяговых подстанций по возможности в населенных пунктах.

Задача оптимального размещения тяговых подстанций решается методом сравнения вариантов.
5.2.2. Расчет мощности тяговой подстанции
Расчет мощности тяговой подстанции переменного тока производится
по току наиболее загруженной фазы Iфз (рис. 5.3).




На векторной диаграмме (см.
рис. 5.3) показано, что ток наиболее загруженной фазы равен геометрической сумме одной третьей тока менее загруженного плеча I2 и двух третьей тока более загруженного плеча I1 тяговой подстанции.

Следовательно, ток наиболее загруженной фазы можно определить как

Рис. 5.3. Векторная диаграмма тока наиболее загруженной фазы

тяговой подстанции







;

(5.5)







;

(5.6)







,

(5.7)


где ,– расход электрической энергии за сутки по наиболее загруженному и наименее загруженному плечам питания тяговой подстанции соответственно.

С учетом неравномерности движения в пределах суток, неравномерности нагрузок фаз, потерь электрической энергии в контактной сети, районной нагрузки мощность трансформатора тяговой подстанции можно определить по выражению:





,

(5.8)


где кф – коэффициент, учитывающий отвод тепла от более загруженной и менее загруженной обмоток через масляную ванну и магнитопровод, кф = 0,9;
кс –коэффициент, учитывающий потери электрической энергии в контактной сети, кс = 1,05 – для постоянного тока и кс = 1,03 – для переменного;
кнер – коэффициент неравномерности движения поездов в течение суток;
к0 – коэффициент, учитывающий долю участия районной нагрузки в суточном максимуме потребления электрической энергии, к0 = 0,57; Sр – мощность районной нагрузки.

Подставляя значение Iфз из выражения (5.5) в уравнение (5.8) и учитывая формулы (5.6) и (5.7), получим:





,

(5.9)


где ,  – коэффициенты, учитывающие суточную неравномерность движения поездов по плечам тяговой подстанции; ,– расход электри-
ческой энергии по плечам тяговой подстанции за интенсивный месяц, кВтч.

Мощность одного трансформатора определяется из условия стопроцентного резерва на к-й тяговой подстанции при отказе рабочего трансформатора.

Расчет ведется на обеспечение 90 % пропускной способности с учетом допустимой перегрузки. Мощность трансформатора определяется как





,

(5.10)


где N0 – максимальные размеры движения за сутки, пар поездов; Nсим – средние размеры движения за интенсивный месяц, пар поездов.

На подстанции устанавливается два понизительных трансформатора. Номинальная мощность одного трансформатора должна быть такой: .
5.2.3. Выбор типа понизительного трансформатора
Трансформатор выбирают по номинальной мощности, напряжению и количеству обмоток согласно каталогу, например, ТДТНЖ. Обозначения указанного трансформатора расшифровываются следующим образом: Т – трехфазный; Д – масляное охлаждение с дутьем; Т – трехобмоточный; Н – с регулированием напряжения под нагрузкой; Ж – для железнодорожного транспорта.

Для напряжения 110 кВ мощность трансформатора составляет 10000, 16000 и 25000 кВА, а для напряжения 220 кВ – 25000 и 40000 кВА.

В случае использования однофазных трансформаторов их мощность определяется по нагрузке наиболее загруженного плеча. При этом на каждое плечо устанавливается по трансформатору и третий – как резервный.
5.2.4. Расчет экономического сечения контактной подвески
Приведенные затраты, зависящие от сечения контактной подвески, представляются как





,

(5.11)


где Ен, Еа – коэффициенты эффективности капиталовложений и амортизационных отчислений соответственно; Кк – стоимость сооружения контактной сети, тыс. р.; – стоимость электрической энергии, р.; Wг – годовые потери электрической энергии в контактной подвеске, определяемые по выражению:





,

(5.12)


где В0 – условные годовые потери в контактной подвеске, кВтчкм/Ом;
 – удельное сопротивление контактной подвески, Оммм2/км; Sк – сечение контактной подвески, мм2.

Зависимость приведенных годовых затрат от сечения контактной подвески показана на рис. 5.4.


Рис. 5.4. Влияние сечения контактной подвески

на годовые приведенные затраты
Пусть стоимость проводов контактной подвески длиной 1 км и сечением 10-6 м2 равна Ка. Тогда





,

(5.13)


где Sм – сечение контактной подвески в медном эквиваленте, м2; Sп – сечение постоянной части контактной подвески, м2.

Сечение контактной подвески складывается из сечения контактных проводов, несущего и усиливающих тросов. Они выбираются также и по механической прочности. Типы проводов и тросов приведены в работе 8.

Подставляя выражение (5.13) в формулу (5.11), получим:





.

(5.14)



Из рис. 5.4 видно, что при , .

Тогда можно записать:





.

(5.15)

Из выражения (5.15) следует:





.

(5.16)


Формула (5.16) позволяет получить экономическое сечение контактной подвески, т. е. сечение, при котором годовые приведенные затраты будут минимальными.
5.2.5. Ток нагрева контактной подвески
Наибольшее значение нагревающий ток имеет в местах подключения питающих фидеров контактной сети, он определяется как эффективный ток за
20-минутный период при максимальных размерах движения и раздельной схеме питания тяговой сети.

Указанный период обусловлен временем достижения установившейся температуры проводов контактной подвески.

Проверка на условие нагревания проводится путем сравнения эффективного и допустимого тока:





,

(5.17)


где Iэф(20) – эффективный ток в течение 20 мин; Iдоп – допустимый ток.

Состав проводов выбирается исходя из полученного экономического сечения и представляется как Н+К+У (несущий трос, контактный и усиливающий провода), например: М120+2МФ100+А185.

Таким образом, порядок выбора сечения контактной подвески сле-
дующий:

по расчетному экономическому сечению Sэк предварительно выбирается состав проводов контактной подвески (необходимо, чтобы );

выбранная контактная подвеска проверяется по нагреванию;

по итогам проверки на нагрев выбирается окончательное сечение контактной подвески.

5.2.6. Пропускная способность участка железных дорог
Основой организации движения поездов является интервальный метод их отправления. Интервал между поездами зависит от времени хода поезда по
участку перегона, ограниченному системой автоблокировки.

Перегон, определяющий пропускную способность межподстанционной зоны, называется лимитирующим (рис. 5.5).

Рис. 5.5. График движения поездов по межподстанционной зоне:

l – длина межподстанционной зоны, км; t1, t2, t3, t4 – время хода поезда по
перегонам 1 – 4
Минимальный интервал безостановочного движения  будет равен наибольшему времени хода по перегону 1 – 2. В данном случае (см. рис. 5.5)  = t2. Следовательно, перегон 1 – 2 будет лимитирующим.

Пропускная способность межподстанционной зоны N0 определяется числом поездов за время Т, за которое обычно принимаются сутки:





,

(5.18)


где  – минимальный интервал между поездами, мин.

Для двухпутных участков  принимается равным 6 – 10 мин. Следовательно, максимальное число поездов в передаче за сутки N0 составит 144 – 210 пар.

^ 5.3. Экономические расчеты системы тягового электроснабжения
При выполнении экономических расчетов проводится сравнение намеченных вариантов размещения тяговых подстанций по капитальным вложениям и ежегодным затратам.

Для i-го варианта годовые приведенные затраты определяются как





,

(5.19)


где Иi – годовые издержки (затраты), тыс. р.; Кi – капитальные вложения (затраты) на строительство, тыс. р.; Ен – нормативный коэффициент эффективности,





,

(5.20)


где Тн – нормированный срок окупаемости (Тн = 10 лет – для железнодорожного транспорта, Тн = 8 лет – для энергетики).

Обычно принимается, что Ен. ж.д = 0,1, а Ен. энерг = 0,125.

Годовые приведенные затраты Зi, синтезирующие ежегодные издержки и капитальные затраты, объективно отражают технико-экономический уровень варианта электрифицируемого участка. Оптимальным из вариантов считается тот, при котором соблюдается условие, что .

Ежегодные издержки (затраты) слагаются из следующих составляющих:





,

(5.21)


где Ип – издержки на тяговые подстанции, тыс. р.; Ик – издержки на контактную сеть, тыс. р.; Иву – издержки на вспомогательные устройства, тыс. р.

Издержки на тяговые подстанции определяются как





,

(5.22)


где издержки, тыс. р.: Ипо – на обслуживание тяговых подстанций; Ипа – на амортизационные отчисления; – связанные с потерей электрической энергии.

Амортизационные отчисления определяются следующим образом:





,

(5.23)


где Епа – норма амортизационных отчислений по подстанциям, %; Кп – капитальные затраты на строительство тяговых подстанций, тыс. р.

Издержки, связанные с потерей электрической энергии, можно рассчитать по уравнению:





,

(5.24)


где  – условные потери мощности с учетом экономического эквивалента реактивной мощности, кВт; э – стоимость электроэнергии, р.

Для симметричной нагрузки условные потери мощности определяются по выражению:





,

(5.25)


где nт – число трансформаторов на тяговой подстанции; , – потери активной и реактивной мощности трансформатора при холостом ходе соответственно, кВт; , – потери активной и реактивной мощности трансформатора при нагрузке, кВт; кз – коэффициент загрузки трансформатора.

Ежегодные издержки по контактной сети могут быть представлены как





,

(5.26)


где Ика – издержки на амортизационные отчисления,





,

(5.27)


где Ека – норма амортизационных отчислений по контактной сети, %; Кк – ка-питальные затраты на сооружение контактной сети, тыс. р.; – издержки, связанные с потерей электрической энергии в контактной сети,




,

(5.28)


где  – годовые потери электрической энергии в контактной сети, кВт.

По годовым приведенным затратам проводится экономическое сравнение вариантов. Сравниваемые варианты должны быть технически равноценны. Показателем технической равноценности является обеспечение заданной про-
пускной способности межподстанционных зон.

Оптимальным является вариант с минимальными приведенными годовыми затратами, т. е. когда





.

(5.29)


В процессе эксплуатации значительные затраты обусловлены расходом электрической энергии в системе тягового электроснабжения.
^ 6. РАСХОД ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

В СИСТЕМЕ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Железнодорожный транспорт является одним из крупнейших потребителей электрической энергии – на его долю приходится более 6 % от общего потребления электрической энергии в стране, при этом свыше 5 % составляет потребление на тягу поездов.
^ 6.1. Общая структура расходов электрической энергии

в системе тягового электроснабжения
Расход электрической энергии на железнодорожном транспорте включает в себя следующие составляющие: на тягу поездов, собственные нужды тяговых подстанций, потери электрической энергии в системе тягового электроснабжения и эксплуатационные нужды (рис. 6.1).

Для оценки расхода электрической энергии на железной дороге используется понятие «удельный расход», который определяется как





,

(6.1)

где W – расход электрической энергии, кВтч; А – выполненная работа, ткм брутто.


Рис. 6.1. Структура расхода электрической энергии

в системе тягового электроснабжения
Другим важным показателем электрических железных дорог является удельное электропотребление на 1 км эксплуатационной длины в однопутном исчислении.

Динамика удельного расхода электрической энергии на тягу поездов и эксплуатационные нужды приведена на рис. 6.2.


Рис. 6.2. Динамика удельного расхода электроэнергии на тягу поездов ( ) и эксплуатационные нужды ( )

Из приведенных данных (см. рис. 6.2) видна тенденция снижения этих показателей, особенно удельного расхода электроэнергии на тягу поездов, хотя на различных дорогах он существенно отличается.

Затраты на тягу поездов обычно оцениваются расходом «условного топлива», при снижении одной тонны которого выделяется 7 Гкал тепла 9.

Для сравнения расходов условного топлива при различных видах тяги используется удельный расход, представляющий собой отношение расхода условного топлива на измеритель продукции.

Удельный расход условного топлива при электрической тяге в 1,7 раза меньше, чем при тепловозной, и в 14 раз – по сравнению с дизельным автомобильным транспортом.

Динамика удельного расхода условного топлива для тяги поездов на железных дорогах России приведена на рис. 6.3.
Рис. 6.3. Динамика удельного расхода условного топлива

на теплотягу ( ) и электротягу ( )
Помимо потребления непосредственно на тягу поездов и эксплуатационные нужды на расход электрической энергии в системе тягового электроснабжения существенное влияние оказывают ее потери.
1   2   3



Скачать файл (940 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации