Расчёт вводной панели ПВ-ЭЦК, нагрузки на внешние сети переменного тока и выбор ДГА

Целью расчёта вводной панели является проверка загрузки её по мощности и определение токов плавких вставок в фидерах питания, которые должны указываться в заказной документации на панели.

Максимальная мощность одной панели ПВ-ЭЦК составляет 80 кВ*А. При превышении этой мощности устанавливается две панели ПВ-ЭЦК и соответственно два щита ЩВП-73. В этом случае к одной из панелей подключается вся нагрузка СЦБ и связи, а также гарантированного питания, а к другой – маневровые посты и все потребители негарантированного питания (общего освещения, вентиляции мастерских и т.д.).

Мощность вводной панели определяется суммой отдельных видов нагрузок: устройств СЦБ, связи, освещения и вентиляции, мастерских, а также маневровых постов.

Мощность нагрузок СЦБ определяется нагрузками панелей ПР-ЭЦК, ПВП-ЭЦК, ПСПН-ЭЦК и ПП25-ЭЦК.

Создаваемая панелью ПР-ЭЦК нагрузка на ПВ-ЭЦК состоит из общей мощности нагрузок ПР-ЭЦК Рпр, Qпр, Sпри мощности потерь в трансформаторах ТС1 и ТС2. Активная ΔРтси реактивная ΔQтссоставляющие мощности потерь в каждом из ТС ориентировочно равны 540 Вт и 750 вар соответственно.

Нагрузка на ПВ-ЭЦК от панели ПВП-ЭЦК создаётся во время наиболее неблагоприятного послеаварийного периода её работы в режиме восстановления ёмкости контрольной батареи 24 В.

Активная составляющая этой нагрузки рассчитывается по следующей формуле: где Uзб- напряжение батареи при форсированном заряде (составляет 31 В);

hп – КПД выпрямительных (зарядных) устройств (равный 0,6).

Тогда Вт,

Реактивная составляющая нагрузки ПВП-ЭЦК ориентировочно может быть принята равной (для станций с числом стрелок до 100) – 1180 вар.

Нагрузка на ПВ-ЭЦК от стрелочной панели ПСПН-ЭЦК2 определяется мощностью питания рабочих цепей стрелок Рпсп, Qпсп, Sпсппри их переводе, а также мощностью электрообогрева приводов (220 В).

Мощность цепей перевода стрелок зависит от числа одновременно переводимых стрелок и с учётом потерь может быть принята в целом на пост ЭЦ для станции с числом стрелок до 60 стрелок включительно –Рпсп = 2,1 кВт, Qпсп = 0.9 квар.

Нагрузка на панель ПВ-ЭЦК от панелей ПП25-ЭЦК определяется количеством панелей, схемой их включения, а также родом тяги.

Рельсовые цепи, как известно, потребляют от преобразователей ПЧ50/25-300 ток на частоте 25 Гц. В то же время преобразователи частоты со стороны сети потребляют ток на частоте 50 Гц.

Соотношения между расчётными мощностями преобразователя со стороны нагрузки 25 Гц и со стороны 50 Гц зависят от его загрузки и схемы включения.

На панелях ПП25-ЭЦК показывается схема включения путевых и местных преобразователей с учётом их фазировки.

Известно, что для нормальной работы фазочувствительных рельсовых цепей необходимо, чтобы путевые и местные преобразователи были жёстко сфазированы между собой.

Поскольку частота 25 Гц в два раза меньше частоты 50 Гц, то при синфазном включении параметрических делителей частотыв сеть переменного тока фаза возбуждаемых в них колебаний относительно частоты 50 Гц может с одинаковой вероятностью принять значения 0˚ или 180˚, т.е. 25 Гц в путевых и местных преобразователях относительно друг друга могут оказаться либо в фазе, либо в противофазе. Чтобы обеспечить жёсткую фазировку путевых и местных ПЧ50/25, на панелях ПП25-ЭЦК все преобразователи снабжены фазирующими устройствами ФУ (см. лист 1 графической части) с соответствующими фазирующими реле.

На выходах преобразователей фазирующие устройства обеспечивают получения напряжений 25 Гц, совпадающих по фазе, если сеть переменного тока преобразователи включаются синфазно, и напряжений, сдвинутых друг относительно друга на 90˚, если они включаются в сеть противофазно.

На участках с электротягой переменного тока используются фазочувствительные рельсовые цепи, рассчитанные на питание их от сдвинутых друг относительно друга напряжений по фазе на 90°. Поэтому путевые и местные преобразователи на таких участках должны быть включены противофазно.

Напряжения местных элементов путевых реле являются опорными по отношению к напряжениям путевых элементов.

Поэтому выходные напряжения местных преобразователей должны совпадать между собой по фазе, для чего на каждой панели они всегда включаются синфазно.

Первый местный преобразователь на панели принимается в качестве ведущего преобразователя, по отношению к которому фазируются все остальные местные и путевые преобразователи. Поэтому на преобразователе 1П фазирующее устройство не устанавливается.

Преобразователи частоты ПЧ50/25, как известно, работают с использованием лишь одного полупериода переменного тока 50 Гц, второй полупериод запирается вентилем. Поэтому во вторичной обмотке силового трансформатора, от которого питаются преобразователи, протекает постоянная составляющая тока, которая подмагничивает сердечник, снижает использование трансформатора и вызывает дополнительные потери энергии.

Подмагничивающий ток не превышает допустимого значения (12 А) на панели, где местные и все путевые преобразователи включены противофазно.

Нагрузка от устройств связи составляет для поста ЭЦ типа Сз-57 Р = 5200 Вт., Q = 4426 вар, полная S = 6828 ВА. Приложение 5 [8].

В расчётах мощности вводной панели предусматривается по нагрузке СЦБ резерв в размере 10 % мощности СЦБ.

Мощность нагрузок неосновного назначения зависят от типа поста ЭЦ и приведены в приложении 6 (8). Они составляют:

Освещение – гарантированное – 6,94 кВ*А; негарантированное – 9,26 кВ*А;

Силовая нагрузка – гарантированная – 2,65 кВ*А; негарантированная – 17,4 кВ*А.

Осветительная нагрузка поста ЭЦ Сз-57, при cos φ =0,92. Освещение гарантированное S=6,94кВА и ее составляющие:

Активная- Scos φ =6,94*0,92=6,3848(кВт);

Реактивная- 2,72(кВАР);

Освещение негарантированное S=9,26 кВА и ее составляющие:

Активная- Scos φ =9,26*0,92=8,5192 (кВт);

Реактивная- 3,627 (кВАР);

Силовая нагрузка поста ЭЦ Сз-57 при cos φ =0,8.

Вентиляция гарантированная S=2,65 кВА и ее составляющие:

Активная- Scos φ =2,65*0,8=2,12 (кВт);

Реактивная- 1,59(кВАР);

Вентиляция негарантированная и мастерские S=17,4 кВА и ее составляющие:

Активная- Scos φ =17,4*0,8=13,92 (кВт);

Реактивная- 10,44(кВАР);

Результаты расчёта мощности вводной панели Sпв приведены в таблице 3:

Таблица 3

Наименование нагрузок	Мощность отдельных нагрузок
активная, Вт	Реактивная, вар	полная, В*А
Панель ПР-ЭЦК
Нагрузка панели	3374,6	1156,8	3567,37
потери в трансформаторах ТС			924,18
Панель ПВП-ЭЦК
нагрузка в режиме восстановления батареи	1458,55		1876,1
Панель ПСПН-ЭЦК2
Перевод стрелок			2284,73
Электрообогрев приводов 220 В
Панель ПП25-ЭЦК
Нагрузка панелей
ИТОГО СЦБ	13068,15	9596,8	16802,38
Резерв СЦБ - 10 %	1306,815	959,68	1680,238
ИТОГО СЦБ с резервом	14374,965	10556,48	18482,618
Устройства связи
Освещение:
Гарантированное	6384,8	2719,9
Негарантированное	8519,2	3627,28
Гарантированная вентиляция
Негарантированная вентиляция и мастерские
Маневровые посты
Всего на вводную панель	50518,965	33359,66	61559,618

Итого полная нагрузка на вводную панель составит:

Р = 50,5 кВт, Q = 33,4 квар, S = 61,6 кВ*А.Из этого расчёта видно, что полная нагрузка не превышает 80 кВ*А, что удовлетворяет условию установки одной панели ПВ-ЭЦК.

Коэффициент потерь cos φ, при этом составит: Р/S = 50,5/61,6 = 0,82.

Мощность вводной панели определяет собой нагрузку, создаваемую постом ЭЦ на внешние сети электроснабжения.

Поскольку в реальных условиях различных станций мощность ЭЦ может быть различной, то для селективности защиты плавкие вставки предохранителей фидеров питания должны соответствовать действительным нагрузкам.

Расчёт плавких вставок производится по наиболее загруженной фазе системы питания. Если учесть равномерность загрузки фаз, то расчётный ток Iфв каждой фазе при фазном напряжении Uф(220 В) составит:

Iф= А. Панели ПВ-ЭЦК выпускаются со следующими типовыми плавкими вставками: 63, 80, 100, 125 А. Поэтому выберем панель ПВ-ЭЦК с плавкими вставками 100 А.

Выбор ДГА

Выбор типа ДГА производится по активной составляющей мощности Рдга. При расчёте нагрузки ДГА мощность потребителей негарантированного питания не учитывается. Sдга = Sпв - Sнсн - Sно, гдеSнсн, Sно– соответственно полная мощность негарантированных освещения и силовой нагрузки.

Sдга = Sпв - Sнсн - Sно= 61559,618 – 9259 - 17400 = 34900,618 В*А = 34,9кВ*А

Активная, же составляющая Рдга = Рсн - Рнсн - Рно = 50518,965 – 8519,2 -13920 = 28079,765 Вт,т.е. 28,1 кВт.

ДГА выпускаются трех типов ДГА-12, ДГА-24 и ДГА-48 с номинальной мощностью 12, 24 и 48 кВт соответственно.

Для нашей питающей установки мы установим ДГА-48.

Список использованной литературы.

1. Тюрморезов В.Е. Источники электропитания устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. 2-е изд. Москва: Транспорт. 1978г.

2. Дмитриев В.Р., Смирнова В.И. Электропитающие устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи: Справочник. Москва: Транспорт 1983г.

3. Михайлов А.Ф., Частоедов Л.А. Электроснабжение устройств автоматики и телемеханики железнодорожного транспорта. Москва: Транспорт 1980г.

4. Отраслевой стандарт ОСТ-32.14-80. Электроприёмники предприятий железнодорожного транспорта. Категорийность в отношении обеспечения надёжности электроснабжения.

5. Типовые материалы для проектирования. Электропитание для устройств электрической централизации ЭЦ-10-88. ГТСС. 1988г.

6. Коган Д.А.. Эткин З.А. Аппаратура электропитания железнодорожной автоматики. Москва: Транспорт 1987г.

7. Ведомственные нормы технологического проектирования ВНТП/МПС-84. Электроснабжение устройств СЦБ и электросвязи. Ленинград: Транспорт 1986г.

8. Задание на курсовую работу «Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи». Москва. 1991г.

9. Электропитание устройств железнодорожной автоматики, телемеханики и связи. Учебник для Вузов железнодорожного транспорта. В.В. Сапожников, Н.П. Ковалев, В.А. Кононов, А.М. Костроминов, Б.С. Сергеев. Под ред. проф. Вл.В. Сапожникова. – М.: Маршрут, 2005. – 453с.