2 Определение параметров работы стэ участка Петровский завод-Бада при существующей схеме питания

Оценка показателей работы СТЭ требует использования как вероятностного, так и детерминированного графиков движения поездов. Исполненный график содержит периоды, когда его можно характеризовать как детерминированный, или как вероятностный. Для детерминированного графика можно наперед указать межпоездные интервалы, чаще всего он имеет место в периоды сгущения поездов при восстановлении нормального графика движения после окна, когда в нем не остается свободных нитей, которые бы давали возможность для варьирования числа поездов на рассматриваемом участке. Вероятностный или случайный график движения в большей степени отвечает нормальному режиму движения, когда интервалы выпускаемых поездов на участок подвержены случайным изменениям и потому не могут быть предсказаны заранее. Однако межпоездные интервалы вероятностного графика подчиняются некоторой вероятностной закономерности, что позволяет «разыгрывать» эти интервалы при имитации. Примером детерминированных графиков движения поездов могут служить параллельные и пакетные графики . Детерминированные графики определяют наибольшие нагрузки на устройства железной дороги и систему тягового электроснабжения в частности. Следовательно, такие графики являются расчетными для определения предельных возможностей СТЭ. Время, в течение которого имеют место такие графики движения, все же незначительное по сравнению с тем периодом, когда поезда движутся в нормальном режиме. В некоторых случаях параллельный график практически не «чувствует» эффективности ПСК (особенно по напряжению), поскольку не учитывает неравномерности колебания веса поездов и неравномерности их движения. Рациональные области применения детерминированных графиков определяются необходимостью оценки режимов работы в наиболее нагруженные периоды (пакетный график движения в период восстановления нормального графика после «окна»), случайные графики следует использовать для технико-экономических оценок работы СТЭ .

В системе тягового электроснабжения для оценки пропускной способности и планирования мероприятий по усилению существующих технических средств определяющими факторами являются вес поезда, количество поездов на фидерной зоне и схема их пропуска (например, 9, 6-9 тысяч тонн), межпоездной интервал. На участках обращения поездов повышенной массы система тягового электроснабжения должна обладать соответствующей нагрузочной способностью. При пропуске поездов массой более 6 тысяч тонн существенно возрастает токовая нагрузка в системе и, следовательно, более интенсивно происходит нагрев оборудования, снижается уровень напряжения в контактной сети, увеличиваются потери электроэнергии и осложняются условия работы устройств защиты от токов короткого замыкания.

2.1 Проверка параметров стэ по нагреванию и уровню напряжения на токоприемнике локомотивов при существующей схеме питания

Расчет уровня напряжения на токоприемнике расчетных поездов является одним из важнейших видов расчетов. Это обусловлено большим влиянием режима напряжения на работу электроподвижного состава и электрической железной дороги в целом. Поскольку от уровня напряжения зависит скорость движения поездов, то уровень напряжения определяет и пропускную способность электрической магистрали. Кроме того, от уровня напряжения зависит возможность преодоления инерционных подъемов и качество ведения поезда, определяемое среди прочих факторов и наличием толчков тягового усилия, которые напрямую определяются толчками напряжения.

Проверка уровня напряжения контактной сети по пропускной способности производим в программе KA_CN комплекса КОРТЭС предназначена для выполнения электрических расчётов режимов системы тягового электроснабжения переменного тока 27,5 кВ при рабочем и интенсивном режимах работы, Результаты расчётов позволяют определить нагрузочную способность электрифицированного участка в различных условиях организации движения поездов на основе сопоставления параметров режима с их нормативными значениями.

В связи с огромным влиянием напряжения на работу электрической железной дороги, ПУСТЭ предусматривается его нормирование, расчетное напряжение на токоприемниках электроподвижного состава (среднее значение за 3 минуты) для дорог переменного тока должно быть не менее 21 кВ [1].

Для определения минимальных допустимых интервалов воспользуемся программным комплексом КОРТЭС, в котором рассчитаем наличную суточную пропускную способность. Типы поездов, принимаемых к моделированию для максимального графика в нечетном направлении 4500 тонн и в четном направлении 6300 тонн с межпоездным интервалом равным 8 минут, согласно режимным картам. Расчетные режимы определяются процессами нагревания трансформаторов. Поэтому нагрев масла определяется для режима сгущения, т.е. для периода составления нормального графика движения после окна.

Результаты проведенных расчетов при пропуске поездов на участке Петровский завод – Бада представлены в таблицах 10-13.

Таблица 11 – Расход электроэнергии

Наименование подстанции	Расход энергии
	полный, кВ∙А∙ч	активный, кВт∙ч
КИЖА	256355	203970
Таpбагатай	860208	688547
Бада	808201	621073
Хилок	385452	281540
Всего по участку	2310217	1795130

Потери энергии в трансформаторах, в соответствии с нормативными документами, определяются в зависимости от числа его обмоток, класса напряжения, коэффициента мощности и сменности работы предприятия, питаемого данным трансформатором.

Таблица 12 – Потери электроэнергии в трансформаторах

Наименование подстанции	Потери в трансформаторах, кВт∙ч
	при нагрузке	на холостом ходу
Сбега	824	3168
Ксеньевская	6233
К. Ключ	5589
Пеньковая	3250
Всего по участку	15897	12672

Нормативы уровня напряжения в тяговой сети должны выполнять­ся во время движения поездов при нормальной (проектной) схеме пи­тания и секционирования контактной сети.

Таблица 13 – Минимальные напряжения на токоприемниках локомотивов

МПЗ	Путь	Напряжение,	Поезд, на км
		3-мин
Кижа - Тарбагатай	1-й	21,79	5789,00
	2-й	21,,75	5793,86
Тарбагатай – Бада	1-й	21,30	5848,06
	2-й	21,14	5851,00
Бада - Хилок	1-й	21,99	5903,55
	2-й	21,73	5900,22

Таблица 14 – Минимальные допустимые интервалы при существующей схеме питания

Наименование зоны	Пониж. тр-ры	Напряж.	Нагрев	Результ.
Кижа – Таpбагатай	10	7	9	10
Таpбагатай – Бада	10	10	9	10
Бада – Хилок	9	10	8	10
КИЖА – Хилок	10	10	9	10

Таблица 15 – Наличная суточная пропускная способность при существующей схеме питания

Наименование зоны	Понижающие тр-ры	Напряжение	Нагрев к. с.	Результирующая
Кижа – Таpбагатай	121 / 121	173 / 173	134 / 134	121 / 121
Таpбагатай – Бада	121 / 121	121 / 121	134 / 134	121 / 121
Бада – Хилок	134 / 134	121 / 121	151 / 151	121 / 121
Кижа – Хилок	121 / 121	121 / 121	134 / 134	121 / 121

Данные результатов расчётов таблиц 10 - 15, приходим к выводу, что: среднее значение за 3 минуты – 21,61 кВ.

Согласно правилам устройства системы тягового электроснабжения (ПУСТЭ), расчетное напряжение на токоприемниках электроподвижного состава должно быть не менее 21 кВ. Как видно из результов расчета на всех участках существующей схемы питания нет просадки напряжения ниже допустимого, следовательно усиление СТЭ (для масс 4500 по нечетному и 6300 по чётному) не требуется.

В результате анализа принимаем решение пропустить поезда повышенной массы 4500 для чётного и 9100 для нечётного пути, тем самым выявить просадку напряжения и усилить лимитирующую зону.

Усиление контактной сети играет не маловажную роль. Пер­вое, в чем проявляется недостаточность сечения проводов, — это уве­личение потерь энергии и напряжения. В свою очередь увели­чение потерь энергии приводит в отдельные периоды времени к чрез­мерному нагреву проводов, уменьшению их прочности и износоустой­чивости. Усложняется и процесс токосъема при увеличении тока по­езда и скорости его движения.