Исследование системы постоянного тока 3,3 кВ

Цель работы: исследовать работу системы тягового электроснабжения постоянного тока межподстанционной зоны двухпутного участка.

Краткие теоретические сведения

В системе постоянного тока к токоприемникам электроподвижного состава подводится ток напряжением 3000 В. Такой ток обеспечивают тяговые подстанции, на которых переменный ток высокого напряжения общепромышленных энергосистем понижается до нужного значения и выпрямляется мощными полупроводниковыми выпрямителями. Одним из основных преимуществ системы постоянного тока является применение коллекторных двигателей постоянного тока, обладающих превосходными тяговыми и эксплуатационными свойствами. А к числу ее недостатков относится сравнительно низкое значение напряжения в контактной сети, ограниченное допустимым значением напряжения двигателей. Следствием этого являются значительные токи в контактной сети, которые вызывают потери энергии и затрудняют процесс токосъема. Интенсификация железнодорожных перевозок и увеличение массы поездов привели на некоторых участках постоянного тока к трудностям питания электровозов из-за необходимости увеличения площади сечения проводов контактной сети и обеспечения эффективности токосъема.

Несмотря на это система постоянного тока получила широкое распространение во многих странах, более половины всех электрических линий работают по такой системе. Так в России на половине электрифицированных участков используется система постоянного тока. Также система постоянного тока распространена во Франции и Японии.

Можно объединить все достоинства и недостатки этой системы следующим образом /5, 6/.

Преимущества:

1. Использование в качестве тяговых двигателей последовательного возбуждения, характеристика которых наиболее полно удовлетворяет требованиям, предъявляемым со стороны электрифицированных железных дорог.

2. Возможность рекуперации энергии (энергия поступает или на соседний электровоз, или на инверторы тяговых подстанций).

3. Высокий коэффициент мощности питающей системы. Обеспечение равномерной загрузки фаз.

4. Малое влияние на линии связи (влияние только при КЗ или грозовых перенапряжениях).

Недостатки:

1. Невысокая величина напряжения, допускаемая на коллектор тягового двигателя (допускается 1,5 кВ).

2. Небольшое расстояние между подстанциями (10 - 15 км).

3. Большие токи электровоза (до 4000 А и более) требуют большого сечения контактной сети (400 – 500 мм²) /6/.

4. Большие потери энергии в пусковых сопротивлениях при разгоне поезда.

5. Большое разъедающее влияние на подземные сооружения.

6. Тяговые подстанции являются дорогими и сложными.

Схема расчетного участка.

Таблица 1

Результаты замеров

Схема питания	Схема соединения контактных подвесок	Токовые нагрузки ТП «А», А			Токовые нагрузки ТП «В», А			Напряжение на шинах, В
		Ф1	Ф2	ТП 1	Ф1	Ф2	ТП 2	ТП 1	ТП 2
Одно-сторон.	Раздельная	1905	1729	3634	-36	36	0	3318	3500
	Узловая	1861	1772	3633	-80	80	0	3318	3500
	Параллельная	1830	1803	3633	-25	25	0	3318	3500
Двух-сторон.	Раздельная	1002	825	1827	867	940	1807	3409	3410
	Узловая	957	869	1826	822	984	1806	3409	3410
	Параллельная	927	900	1827	878	928	1806	3409	3410

Таблица 2

Результаты замеров и расчетов

Схема питания	Схема соединения контактных подвесок	Уровни напряжения на токоприемниках ЭПС, В								Потери мощности в тяговой сети, кВт
		1	2	3	4	5	6	7	8
Одно-сторон.	Раздельная	3044	3031	2550	2569	2296	2286	2173	2160	3000
	Узловая	3049	3025	2570	2547	2318	2267	2179	2151	2998
	Параллельная	3054	3020	2575	2543	2312	2275	2171	2162	2988
Двух-сторон.	Раздельная	3265	3271	3071	3126	3054	3098	3249	3208	926
	Узловая	3271	3264	3091	3104	3075	3078	3256	3200	915
	Параллельная	3275	3260	3096	3100	3070	3088	3247	3210	913

Одностороннее питание раздельная схема:

= 3634*3318+0*3500-(415*3044+415*3031+519*2550+311*2569+623*2296+519*2286+311*2173+519*2160)= 3000393=3000 кВт

Одностороннее питание узловая схема:

= 3633*3318+0*3500-(415*3049+415*3025+519*2570+311*2547+623*2310+519*2267+311*2179+519*2151)= 2997896 =2998 кВт

Одностороннее питание параллельная схема:

= 3633*3318+0*3500-(415*3054+415*3020+519*2575+311*2543+623*2312+519*2275+311*2171+519*2162)= 2987926 =2988 кВт

Двухстороннее питание раздельная схема:

= 1827*3409+1807*3410-(415*3265+415*3271+519*3071+311*3126+623*3054+519*3098+311*3249+519*3208)= 925743 =926 кВт

Двухстороннее питание узловая схема:

= 1826*3409+1806*3410-(415*3271+415*3264+519*3091+311*3104+623*3075+519*3078+311*3256+519*3200)= 915073=915 кВт

Двухстороннее питание параллельная схема:

= 1827*3409+1806*3410-(415*3275+415*3260+519*3096+311*3100+623*3070+519*3088+311*3247+519*3210)= 912665 =913 кВт

Вывод: была исследована работа системы тягового электроснабжения постоянного тока межподстанционной зоны двухпутного участка. Опытным путём установили, что наименьшие потери мощности имеют место в схеме двухстороннего питания с параллельным соединением тяговых сетей смежных путей.