В настоящей курсовой работе выполнен расчет опасного и мешающего влияния на воздушные и кабельные линии связи электрифицированных железных дорог переменного тока с напряжением 25 кВ, при различных режимах работы тяговой сети. Также были рассмотрены мероприятия по снижению опасных и мешающих влияний.

1 Расчет опасных напряжений при магнитном и электрическом влиянии
Тяговая сеть электрифицированных железных дорог переменного тока является источником переменных электрических, магнитных полей и блуждающих токов (токов в земле). Наличие выпрямителей на электроподвижном составе определяет и наличие гармоник в кривых напряжения и тока тяговой сети и, тем самым, образование переменных электрических и магнитных полей. Следовательно, тяговая сеть электрифицированных железных дорог оказывает на линии продольной связи, автоматики и телемеханики магнитное, электрическое и гальваническое влияние. При этом проблема обеспечения электромагнитной совместимости тяговой сети и линий проводной связи является наиболее острой, так как последние, как правило, прокладываются параллельно трассе электрифицированной железной дороги.

Магнитное влияние вызывается прохождением по тяговой сети переменного тока, ему подвержены как воздушные, так и кабельные линии смежных устройств (линии связи, автоматики и телемеханики, электрические сети напряжением до 1000 В и др.).

Электрическое влияние обусловлено наличием в тяговой сети переменного напряжения, ему подвержены воздушные линии и воздушные кабельные линии без металлической оболочки.

Гальваническое влияние возникает при протекании в земле тяговых токов, ему подвержены заземленные оболочки кабелей и цепи, использующие в качестве обратного провода землю.

По степени воздействия различают влияния опасные и мешающие. Под опасными воздействиями понимают такие, когда возможны поражения человека электрическим током, повреждения аппаратуры и приборов, пожары и др. Соответственно под мешающими воздействиями понимаются воздействия, когда в смежных устройствах возникают помехи, частично или полностью нарушающие их нормальную работу.

При определении вида влияния различают три режима работы тяговой сети:

- нормальный, при котором все тяговые подстанции подключены согласно принятым схемам питания;

---

- вынужденный, когда одна из тяговых подстанций временно (не более чем на два часа) отключена и ее нагрузку принимает одна или две смежные с ней подстанции;

- короткого замыкания - аварийный режим, при котором контактная сеть замыкается на землю.

Значения индуктированных напряжений и токов в цепях, подверженных влиянию, зависят от характера нагрузок, включенных на концах. Однако при оценке опасного влияния рассматриваются лишь два случая нагрузок концов, при которых индуктированное напряжение имеет наибольшее значение: одиночный провод, изолированный на одном и заземленный на другом конце; одиночный провод, изолированный от земли.

В соответствии с изложенным рассчитаем опасное напряжение для обоих случаев нагрузок концов (для короткого замыкания и вынужденного режима работы).

---

1.1 Расчет опасного напряжения при магнитном влиянии
Опасное напряжение в одиночном воздушном проводе, изолированном на одном и заземленном на другом конце, при параллельном сближении для режима короткого замыкания определяется по формуле:

, (1)

Где = 2pf – угловая частота влияющего тока, рад/с;

М₁₂ – модуль коэффициента взаимной индуктивности между контактным проводом и одиночным проводом, подверженным влиянию, Гн/км;

I _к.з – ток короткого замыкания в тяговой сети, А;

S – коэффициент экранирующего действия;

l _э – длина сближения, км.

Взаимное расположение электрифицированной железной дороги и линии связи, при котором в последней могут возникать опасные и мешающие напряжения и токи, называют сближением.

Длиной сближения l_э называют длину той части линии связи, которая находится в зоне влияния (рисунок 1).

Для воздушного провода, подверженного влиянию, коэффициент экранирующего действия S равен коэффициенту экранирующего действия рельсов S_р, численное значение которого может быть принято для однопутного участка железной дороги при удельной проводимости земли:

s_з = (10,0 ¸ 50,0)·10^-3 См/м – 0,50 ¸ 0,55.

Для воздушного провода: S = S_р.

При s_з = 0,08 См/м, S_р = 0,58.

Для жилы кабеля коэффициент экранирующего действия находим по формуле:

, (2)

где S_об – коэффициент экранирующего действия оболочки кабеля, по исходным данным принимаем равным 0,125.

По формуле (2) для кабельной линии:

S= 0,58 ∙ 0,125 = 0,0725

Для нахождения наибольшего значения опасного напряжения следует вычислить ток короткого замыкания от каждой из смежных тяговых подстанций. Расчетными точками возможного короткого замыкания должны быть концы участка тяговой сети l _э.

Ток короткого замыкания определяется по формуле:

, (3)

Где S_к.з – мощность короткого замыкания на стороне первичного напряжения тяговой подстанции, кВА;

S_н – номинальная мощность тяговой подстанции

---

, кВА;

U_н – номинальное напряжение на шинах тяговой подстанции, принимаем равным 27,5 кВ;

u_k – напряжение короткого замыкания тягового трансформатора, принимаем равным 17%;

х₀, r₀ – соответственно индуктивное и активное сопротивление одного километра тяговой сети;

l_к.з – расстояние от тяговой подстанции до места возможного короткого замыкания, км.

Расстояние от тяговой подстанции №1 до точки возможного короткого замыкания l _к.з1 = 40 км, расстояние от тяговой подстанции №2 до точки возможного короткого замыкания l _к.з2 = 40 км.

Согласно формуле (3):

для тяговой подстанции №1


для тяговой подстанции №2


Из двух значений токов короткого замыкания выбираем наибольший, то есть I _к.з = 1040,37 А.

Модуль коэффициента взаимной индукции между контактным проводом и одиночным проводом, подверженным влиянию, определяется по номограммам или графикам. С достаточной степенью точности его можно определить по формуле:

, (4)

где а – ширина сближения, м;

s_з – удельная проводимость земли, См/м;

f – частота влияющего тока, Гц.

Шириной сближения а является расстояние между осью дороги и проводами линии связи (рисунок 1).



Согласно формуле (1):

для воздушной линии связи



для кабельной линии связи



Для режима короткого замыкания в зависимости от времени отключения тяговой сети t_откл £ 0,30 с допускаемые значения опасного напряжения:

- для воздушных линий с деревянными опорами – U_доп = 1500 В;

- для кабельных линий магистральной проводной связи и проводного вещания – U_доп = 240 В.

Так как полученные значения опасного напряжения превышают норму, то необходимо применять мероприятия по снижению опасного напряжения, которые рассмотрены ниже.

Для вынужденного режима работы тяговой сети опасное напряжение при магнитном влиянии и параллельном сближении вычисляется по формуле:

---

, (5)

где k_ф – коэффициент формы влияющего тока, который характеризует увеличение индуктированного напряжения вследствие несинусоидальности тока тяговой сети, обусловленной работой выпрямителей электроподвижного состава (при расчете влияния на провода воздушных линий принимаем k_ф = 1,15, на кабельные жилы – k_ф = 1);

I_экв – эквивалентный влияющий ток в вынужденном режиме работы тяговой сети, А.

Эквивалентный влияющий ток – это ток в тяговой сети, одинаковый по всей длине сближения, который индуцирует в проводе линии связи такое же опасное напряжение, что и действительный ток в тяговой сети. Значение эквивалентного влияющего тока на длине сближения в вынужденном режиме тяговой сети определяют по формуле:

, (6)

где I_рез – результирующий ток расчетного плеча питания в вынужденном режиме тяговой сети, А;

k_m – коэффициент, характеризующий уменьшение эквивалентного тока по сравнению с нагрузочным результирующим.

При определении опасного индуктированного напряжения принимаем, что на фидерной зоне находятся m поездов, потребляющих одинаковые токи, а один из поездов находится в конце фидерной зоны и потеря напряжения до него равна максимально допустимой. При таких допущениях результирующий ток расчетного плеча питания в вынужденном режиме определим по формуле:

, (7)

где m – количество поездов, одновременно находящихся в пределах плеча питания в вынужденном режиме;

DU_{mc макс} – максимальная потеря напряжения в тяговой сети между тяговой подстанцией и наиболее удаленным от нее электровозом, В;

cosj – коэффициент мощности электровоза, который принимаем равным 0,8.

При l _т ³ 30 км рекомендуется принимать DU_{mc макс} = 8500 В.

По формуле (7)



Численное значение коэффициента k_m зависит от количества поездов, одновременно находящихся в пределах фидерной зоны, и взаимного расположения линии связи и влияющего тягового плеча. Для вычисления коэффициента k_m используем формулу:

, (8)

где l _т, l _э, l _н – расчетные длины, км (рисунок 1).

---

Смотрите также файлы

• Дисциплина Педагогика Практическое занятие 1 Обучающийся Городнова Анастасия Алексеевна Преподаватель Степанова Елена Ивановна Задания по теме 1 Профессиональная яконцепция педагога.doc

• Памятка для родителей Ваш ребенок идет в лагерь с дневным пребыванием детей и подростков в июне в моу сош 7.docx

• Тесты по курсу Релейная защита и автоматика.docx

• Г. В. Рудианов устройство и эксплуатация пзрк 9К38 Боевые средства пзрк 9К38.pdf

• Лабораторная работа 8 Аппараты для регулирования давления воздуха Отчет о лабораторной работе должен содержать.docx