Файл: Контрольная работа по дисциплине Электромагнитная совместимость и средства защиты Тема Расчет характеристик питания нагрузок в сети электроснабжения железных дорог.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.02.2024
Просмотров: 240
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСИКОЙ ФЕДЕРАЦИИФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (РУТ(МИИТ))»Факультет: «Транспортные средства»Кафедра: «Железнодорожная автоматика, телемеханика и связь»КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТАПо дисциплине: «Электромагнитная совместимость и средства защиты»Тема: «Расчет характеристик питания нагрузок в сети электроснабжения железных дорог»Выполнил студент: ХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХХ4 курс ХХХХХХХПреподаватель: доц. Рудницкий С. Л.Москва 2022
Исходные данные:Рабочая температура 75ºС.С: Sкз,110;Sкз,6– по таблице 1;Т2: SТ2=50 МВА; Uном=110 кВ;Т3: SТ3=10 МВА; Uном=6 кВ; uк,%=10,5%;Т4: SТ4=1 МВА; Uном=6 кВ; uк,%=5,5%; ΔРкз=10,5 кВт; ΔРхх=1,9 кВт;М: РМ – по таблице 1; cosφ=0,9; Км=1,2; КI=5,1;VD: Sпр=8 МВА; cosφ=0,8; m=6;Н: Sнагр=2 МВА; Sab=4 МВА.Таблица 1Данные по шифру зачетной книжки
Рис. 1. Структурная схема системы электроснабженияВВЕДЕНИЕВокруг проводов, передающих электрическую энергию переменного тока, возникает переменное электромагнитное поле, которое создает во всех смежных сооружениях, находящихся в этом поле (другие линии электропередачи, воздушные и кабельные линии связи, металлические трубопроводы, заборы и др.), электродвижущие силы (ЭДС) и, как следствие, токи. Эти ЭДС и токи могут производить опасные и мешающие влияния, то есть создавать условия работы электрического и другого оборудования, несовместимые с техническими требованиями и правилами техники безопасности. Обеспечить работу электрооборудования в пределах допустимых норм электромагнитного влияния – обеспечить электромагнитную совместимость.
В соответствии с определением Международной электротехнической комиссии (МЭК) под электромагнитной совместимостью понимается способность электротехнического оборудования работать удовлетворительно в электромагнитной среде, не создавая недопустимого влияния на другое электротехническое оборудование и окружающую среду.1. Расчет коэффициентов n-ой гармонической составляющей напряжения и
коэффициента несинусоидальности на шинах 110 и 6 кВРис. 1. Схемы полупроводниковых преобразовательных агрегатов:а — агрегат до 6300 А шестифазного режима выпрямления (трехлинейная схема); б — однолинейная схема; в — трехлинейная схема агрегата 12500 А двенадцатифазного режима выпрямления; г — однолинейная схема; д — однолинейная схема агрегата 25 000 А и его коммутационная аппаратура.При определении kU особое внимание следует обращать на хпр. Чаще всего требуется определять kU на шинах питания мощных тиристорных преобразователей. Под преобразователем подразумеваются выпрямительный мост (или их группа) и питающий понижающий трансформатор.Сопротивлению преобразовательного трансформатора и определяется по формуле [2]:Рассчитаем сопротивление преобразователя:где kр – коэффициент расщепления обмоток (для двухобмоточного трансформатора равен 0).Сопротивление системы:Коэффициент несинусоидальности по упрощенной формуле:Согласно формуле [1] коэффициент несинусоидальности для напряжения 6 кВ составляет ****%. Так как расчётный коэффициент меньше (или больше) допустимого, необходимости в установке фильтрующих устройств нет (или наоборот, есть необходимость…).Согласно формуле [2] и для вентильных преобразователей необходимо учитывать в расчетах только 5, 7, 11, 13 гармоники.
Угол коммутации в радианах:где m – число фаз преобразователя.Значение напряжений высших гармоник и коэффициенты n-ной гармонической составляющей сведём в таблицу 1.Таблица 1 Коэффициенты гармонических составляющих для шин 6 кВ
Коэффициент несинусоидальности напряжения на шинах 6 кВ:Определим ток силового трансформатора:Определим максимальное значение уровней отдельных гармоник тока при работе, напряжениягармоникикоэффициенты n-ной гармонической составляющей для шин 110кВ. Согласно формуле [2]в расчётах гармоник достаточно учитывать ток только до седьмой гармоники. Значения сведём в таблицу 2:Таблица 2 Коэффициенты гармонических составляющих для шин 110 кВ
Коэффициент несинусоидальности напряжения на шинах 110 кВ:Согласно формуле [1] допустимый коэффициент несинусоидальности для напряжения 110 кВ составляет *****%. Так как расчетный коэффициент превышает допустимый (или не превышает…), требуется (или не требуется…) установка фильтрующих устройств на шины 110 кВ.2. Расчет снижения срока службы трансформатора собственных нужд Т4 и
асинхронного двигателя М из-за перегрева токами высших гармоник и
несимметрии напряжения.Рис. 2. Схема замещения сети для определения напряжения обратной последовательности.Определим ток обратной последовательности:где Sab и Sbc – однофазная нагрузка соответственно между фазами ab и bc, кВА.Суммарная нагрузка на шинах 6 кВ с учетом вентильного выпрямителя:где Sпр – мощность вентильного преобразователя, МВА; Sнагр – мощность нагрузки, МВА; Sм – мощность двигательной нагрузки, МВА.Модуль сопротивления обратной последовательности:где Sкз,6 – мощность короткого замыкания системы на шинах 6 кВ, МВА; Qб – мощность конденсаторной батареи (в данном случае не установлена, принимаем равной 0), Мвар.Напряжение обратной последовательности по:Коэффициент несимметрии по:Для напряжения 6 кВ допустимый коэффициент несимметрии согласно [1] составляет *****%. Так как расчетный коэффициент несимметрии превышает (или не превышает…) допустимый, требуется (или не требуется…) установка симметрирующих устройств.
СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУВариант №Контрольная работа завершает изучение курса «Электромагнитная совместимость и средства защиты».Контрольная работа по дисциплине «Электромагнитная совместимость и средства защиты» – это комплексная самостоятельная работа обучающегося. Темой контрольной работы является «Расчет характеристик питания нагрузок в сети электроснабжения железных дорог».Оформленная контрольная работа должна содержать пояснительно расчетную записку с приложением необходимых схем и рисунков. В пояснительно расчетной записке необходимо привести данные задания, обзорную и расчетную части, перечень использованной литературы.В процессе расчета характеристик необходимо сначала привести расчётную формулу, затем привести численные значения и полученный результат в принятых единицах измерения (СИ) округлить до практически необходимого номинального значения.При возникновении затруднений в процессе выполнения задания можно лично или письменно – через факультет или кафедру – обратиться к преподавателю за консультацией.Контрольная работа должна быть подписана исполнителем.Работа, выполненная по варианту, не соответствующему шифру студента, не проверяется и зачету не подлежит.ЗАДАНИЕДля заданной схемы (рис. 1) рассчитать коэффициенты n-ой гармонической составляющей напряжения, коэффициент несинусоидальности на шинах 110 и 6 кВ, дополнительные потери мощности и снижение срока службы трансформатора собственных нужд Т4 и асинхронного двигателя М из-за перегрева токами высших гармоник и несимметрии напряжения. Нормальный срок службы принять 20 лет.Исходные данные:Рабочая температура 75ºС.С: Sкз,110;Sкз,6– по таблице 1;Т2: SТ2=50 МВА; Uном=110 кВ;Т3: SТ3=10 МВА; Uном=6 кВ; uк,%=10,5%;Т4: SТ4=1 МВА; Uном=6 кВ; uк,%=5,5%; ΔРкз=10,5 кВт; ΔРхх=1,9 кВт;М: РМ – по таблице 1; cosφ=0,9; Км=1,2; КI=5,1;VD: Sпр=8 МВА; cosφ=0,8; m=6;Н: Sнагр=2 МВА; Sab=4 МВА.Таблица 1Данные по шифру зачетной книжки
| Предпоследняя цифра | Sкз, 6, МВА | Sкз,110, МВА | Последняя цифра | РМ, кВт |
| 0 | 170 | 1500 | 0 | 200 |
| 1 | 190 | 1600 | 1 | 210 |
| 2 | 210 | 1700 | 2 | 220 |
| 3 | 230 | 1800 | 3 | 230 |
| 4 | 250 | 1900 | 4 | 240 |
| 5 | 270 | 2000 | 5 | 250 |
| 6 | 290 | 2100 | 6 | 260 |
| 7 | 310 | 2200 | 7 | 270 |
| 8 | 330 | 2300 | 8 | 280 |
| 9 | 350 | 2400 | 9 | 290 |
В соответствии с определением Международной электротехнической комиссии (МЭК) под электромагнитной совместимостью понимается способность электротехнического оборудования работать удовлетворительно в электромагнитной среде, не создавая недопустимого влияния на другое электротехническое оборудование и окружающую среду.1. Расчет коэффициентов n-ой гармонической составляющей напряжения и
коэффициента несинусоидальности на шинах 110 и 6 кВРис. 1. Схемы полупроводниковых преобразовательных агрегатов:а — агрегат до 6300 А шестифазного режима выпрямления (трехлинейная схема); б — однолинейная схема; в — трехлинейная схема агрегата 12500 А двенадцатифазного режима выпрямления; г — однолинейная схема; д — однолинейная схема агрегата 25 000 А и его коммутационная аппаратура.При определении kU особое внимание следует обращать на хпр. Чаще всего требуется определять kU на шинах питания мощных тиристорных преобразователей. Под преобразователем подразумеваются выпрямительный мост (или их группа) и питающий понижающий трансформатор.Сопротивлению преобразовательного трансформатора и определяется по формуле [2]:Рассчитаем сопротивление преобразователя:где kр – коэффициент расщепления обмоток (для двухобмоточного трансформатора равен 0).Сопротивление системы:Коэффициент несинусоидальности по упрощенной формуле:Согласно формуле [1] коэффициент несинусоидальности для напряжения 6 кВ составляет ****%. Так как расчётный коэффициент меньше (или больше) допустимого, необходимости в установке фильтрующих устройств нет (или наоборот, есть необходимость…).Согласно формуле [2] и для вентильных преобразователей необходимо учитывать в расчетах только 5, 7, 11, 13 гармоники.
Угол коммутации в радианах:где m – число фаз преобразователя.Значение напряжений высших гармоник и коэффициенты n-ной гармонической составляющей сведём в таблицу 1.Таблица 1 Коэффициенты гармонических составляющих для шин 6 кВ
 |  |
    |     |
 |  | |
      |     |      |
Коэффициент несинусоидальности напряжения на шинах 110 кВ:Согласно формуле [1] допустимый коэффициент несинусоидальности для напряжения 110 кВ составляет *****%. Так как расчетный коэффициент превышает допустимый (или не превышает…), требуется (или не требуется…) установка фильтрующих устройств на шины 110 кВ.2. Расчет снижения срока службы трансформатора собственных нужд Т4 и
асинхронного двигателя М из-за перегрева токами высших гармоник и
несимметрии напряжения.Рис. 2. Схема замещения сети для определения напряжения обратной последовательности.Определим ток обратной последовательности:где Sab и Sbc – однофазная нагрузка соответственно между фазами ab и bc, кВА.Суммарная нагрузка на шинах 6 кВ с учетом вентильного выпрямителя:где Sпр – мощность вентильного преобразователя, МВА; Sнагр – мощность нагрузки, МВА; Sм – мощность двигательной нагрузки, МВА.Модуль сопротивления обратной последовательности:где Sкз,6 – мощность короткого замыкания системы на шинах 6 кВ, МВА; Qб – мощность конденсаторной батареи (в данном случае не установлена, принимаем равной 0), Мвар.Напряжение обратной последовательности по:Коэффициент несимметрии по:Для напряжения 6 кВ допустимый коэффициент несимметрии согласно [1] составляет *****%. Так как расчетный коэффициент несимметрии превышает (или не превышает…) допустимый, требуется (или не требуется…) установка симметрирующих устройств.