Магнитное влияние тяговой сети на воздушную линию 380/220 В

РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

Факультет – Энергетический

Кафедра «Автоматизированные системы электроснабжения»

Специальность 190401 – Электроснабжение железных дорог

Расчёт опасных и мешающих влияний тяговой сети переменного тока на смежные линии

Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине:

«Электромагнитная совместимость устройств электроснабжения»

Вариант № 5920

Выполнил студент гр. ЭС-5-174______________________И. А. Володин

Работа защищена__________________с оценкой____________________

Руководитель работы д.т.н., доцент___________________Ю. Г. Семёнов

Ростов-на-Дону

2014

Реферат

Курсовая работа содержит 32 страницы пояснительной записки, 9 рисунков, 7 таблиц, 3 использованных источника.

Тема работы – расчёт опасных и мешающих влияний тяговой сети переменного тока на смежные линии.

Цель работы – произвести расчёт опасных и мешающих влияний, принять меры для их снижения.

В процессе работы выполнен расчёт магнитного влияния тяговой сети на воздушную линию 380/220 В, рассчитано электрическое влияние тяговой сети на воздушную линию 380/220 В, рассчитаны мешающие влияния тяговой сети на линию связи.

В результате работы определён комплекс мероприятий по снижению опасных и мешающих влияний тяговой сети переменного тока.

Содержание

Введение.………………………………………………………………..……..5

1. Магнитное влияние тяговой сети на воздушную линию 380/220 В.…...6

2. Электрическое влияние тяговой сети на воздушную линию……..…...15

3. Совместное электрическое и магнитное влияние…………...….............20

4. Расчёт мешающих влияний тяговой сети на линию связи………..…...22

Заключение ………………………………………..……………………........31

Список использованных источников………………………………….........32

Введение

Тяговая сеть оказывает электромагнитное влияние на низковольтные линии, расположенные вдоль железной дороги. Это влияние нормируется правилами защиты устройств проводной связи от влияния тяговой сети электрических железных дорог в соответствии с типом аппаратуры уплотнения, применяемой в низковольтной линии, и для двух режимов работы тяговой сети: кратковременный (режим короткого замыкания) и длительный (вынужденный). Магнитное влияние проявляется в возникновении продольной ЭДС в смежной линии, индуцированной магнитным полем, которое создаётся током контактной сети. Электрическое влияние проявляется в наведении в смежной линии потенциала по отношению к земле под воздействием поля, которое создаётся при наличии напряжения в контактной сети.

Курсовая работа посвящена расчёту опасных напряжений, наводимых в воздушной линии продольного электроснабжения 380/220В, имеющей сближение с тяговой сетью однофазного переменного тока. Так же в работе производится расчёт мешающего напряжения шума, создаваемого за счёт магнитного влияния гармоник тягового тока в двухпроводной линии, имеющей сближение с тяговой сетью переменного тока.

Магнитное влияние тяговой сети на воздушную линию 380/220 В

Воздушные линии напряжением до 1000 В, имеющие сближение с тяговой сетью переменного однофазного тока, должны иметь глухое заземление нулевой точки обмотки низкого напряжения питающего трансформатора. Не допускается устройство повторных заземлений нулевого провода линий.

В соответствии с заданными параметрами, построим расчётную схему взаимного расположения тяговой сети и трёхфазной низковольтной линии продольного электроснабжения.

Рисунок 1 – Расчётная схема взаимного расположения тяговой сети и смежной трёхфазной низковольтной линии

В вынужденном режиме работы рассчитаем эквивалентный влияющий ток , одинаковый по всей длине сближения и индуцирующий в линию такое же напряжение, какое возникает при реальном распределении тока в контактной сети от нескольких нагрузок.

, (1)

где - результирующий нагрузочный ток расчётного плеча питания в вынужденном режиме работы тяговой сети;

- коэффициент, характеризующий уменьшение эквивалентного тока по сравнению с нагрузочным током.

где – число поездов, одновременно находящихся на фидерной зоне;

– длинна плеча питания тяговой сети при вынужденном режиме работы;

= 8500 В – максимальная потеря напряжения в тяговой сети между подстанцией и наиболее удалённым от неё электровозом;

r = 0,23 Ом/км, x = 0,47 Ом/км – соответственно погонное активное и реактивное сопротивление тяговой сети [2];

cos = 0,8, sin = 0,6 – косинус и синус угла сдвига фазы между напряжением и первой гармоникой тока тяговой сети.

вычислим по формуле:

где – расстояние от тяговой подстанции до места расположения начала линии, км;

– длина сближения линии с тяговой сетью, км.

.

Напряжение магнитных влияний в каждой фазе линии для вынужденного режима рассчитывается по формуле:

где = 1,15 – коэффициент формы кривой тягового тока, характеризующий увеличение индуцированного напряжения вследствие несинусоидальности кривой тягового тока;

ω = 314 – угловая частота основной гармоники тягового тока;

=0,55 – коэффициент экранирующего действия рельсов для однопутного участка при проводимости земли =0,05 См/м [1];

– модуль коэффициента взаимной индукции между однопроводными цепями на i -ом участке, рассчитывается по формуле, Гн/км:

где = 50 Гц – частота влияющего тока;

– среднегеометрическая ширина сближения линии и тяговой сети при косом сближении, м;

- проводимость земли, См/м.

где , – соответственно ширина сближения начала и конца i-го участка линии, м.

Напряжение магнитных влияний в линии при коротком замыкании в тяговой сети:

Рассчитаем ток КЗ для однофазного тягового трансформатора по формуле:

где = 27,5 кВ - номинальное напряжение;

= 13% - напряжение короткого замыкания трансформатора из [2];

– расстояние от тяговой подстанции до точки короткого замыкания в тяговой сети, км.

, (10)

Модуль результирующего напряжения в фазах линий по отношению к земле, обусловленных наличием в каждой фазе рабочего напряжения 220 В и индуцированного продольного напряжения, может быть определён для каждой из фаз по формуле:

, (11)

где – модуль рабочего напряжения в фазе линии, равный 220 В;

– модуль продольного наведённого напряжения в фазе линий, В;

− угол между векторами фазного напряжения в линии и наведённого напряжения.

Величину угла для каждой фазы следует определять из векторных диаграмм, которые представлены на рисунках 2 и 3. Для построения векторной диаграммы результирующих напряжений в фазах линии следует принять угол между заданным вектором напряжения питания тяговой сети и вектором тягового тока равным 37 . При построении векторной диаграммы результирующих напряжений в фазах линии для режима короткого замыкания в тяговой сети (рисунок 3) угол между вектором напряжения питания тяговой сети и вектором тока короткого замыкания определяется:

, (12)

где – реактивное сопротивление петли короткого замыкания с учётом сопротивления участка тяговой сети, трансформатора и системы, приведённое к напряжению 27,5 кВ, Ом;

– активное сопротивление петли КЗ тяговой сети, Ом.

Векторная диаграмма результирующих напряжений в фазах линии для вынужденного режима построена в масштабе на рисунке 2.

Рисунок 2 – Векторные диаграммы:

а) векторы напряжений питающей системы;

б) для определения фазы наведённых напряжений;

в) результирующих напряжений в фазах низковольтной линии

Результирующее напряжение фазы А в вынужденном режиме:

Результирующее напряжение фазы В в вынужденном режиме:

Результирующее напряжение фазы С в вынужденном режиме:

Векторная диаграмма результирующих напряжений в фазах линии для режима КЗ в тяговой сети построена в масштабе на рисунке 3.

Рисунок 3 – Векторные диаграммы:

а) векторы напряжений питающей системы;

б) для определения фазы наведённых напряжений;

в) результирующих напряжений в фазах низковольтной линии

Результирующее напряжение фазы А для режима КЗ в тяговой сети:

Результирующее напряжение фазы В для режима КЗ в тяговой сети:

Результирующее напряжение фазы С для режима КЗ в тяговой сети:

Полученные расчётным путём результирующие напряжения в фазах линии сравним с допустимыми значениями напряжений, приведёнными в [1].

Для вынужденного режима

Для режима КЗ в тяговой сети

Рассчитанные напряжения в фазах низковольтной линии при магнитных влияниях оказались меньше предельно допустимых уровней.