Параметры системы тягового электроснабжения 1х25 кВ.

Схема электроснабжения электрической тяги поездов переменного тока напряжением 25 кВ от тягового трансформатора I типа со схемой соединения обмоток Υ/Δ – 11 приведена на рис 1, векторные диаграммы напряжения первичной и вторичной обмотки и совмещённая векторная диаграмма токов плеч питания и напряжений тягового трансформатора приведена на рис.2, 3.

 

 

Токи обмоток тягового трансформатора I типа:

İ_А = I_обII = 2/3 İ_II - 1/3İ_I

İ_В = I_обIII = - 1/3 İ_II – 1/3 İ_I İ_С = I_обI = 2/3İ_I – 1/3İ_II

7.3.Сопротивления элементов системы тягового электроснабжения 1х25 кВ:

Расчётные формулы:

Для тягового трансформатора 110(220)/27,5 кВ со схемой соединения обмоток Υ/Δ – 11 тяговую сеть питает фазное напряжение сети внешнего электроснабжения. Поэтому индуктивное сопротивление питающей сети внешнего электроснабжения

Хсвэ = U²_тш / Sкз, Ом;

и тягового трансформатора

Хтт = Uк * U²_тш / 100 Sнт n_т, Ом,

где U_тш =27,5 кВ – номинальное напряжение тяговых шин подстанции;

Sкз, МВА – мощность короткого замыкания первичных шинах 110(220) кВ

Uк – напряжение короткого замыкания трансформатора в % (паспортная характеристика трансформатора); Sнт, МВА – номинальная мощность тягового трансформатора; n_т – количество параллельных тяговых трансформаторов.

Активное сопротивление системы внешнего электроснабжения Rсвэ ≈ 0. Активное сопротивление тягового трансформатора

Rтт = Ркз U²нт / S²нт,

где Ркз – мощность короткого замыкания, кВт (паспортная характеристика трансформатора); Uнт = 27,5 кВ - номинальное напряжение тяговых шин подстанции; Sнт - номинальная мощность тягового трансформатора, МВА.

Пример расчёта:

1. Расчётное сопротивление системы внешнего электроснабжения, приведенное к номинальному напряжению 27,5 кВ тяговых шин подстанции:

1.1.Исходная информация:

Система внешнего электроснабжения 110 кВ, мощность короткого замыкания – 750 МВА.

1.2.Сопротивление системы внешнего электроснабжения, приведенное к номинальному напряжению 27,5 кВ тяговых шин подстанции:

Хсвэ = U²_тш / Sкз = 27,5² / 750 = 1,008 Ом

2. Расчётное сопротивление тягового трансформатора, приведенное к номинальному напряжению 27,5 кВ тяговых шин подстанции

2.1.Исходная информация:

Тип трансформатора – ТДТНЭ-40000/110/27,5/11; номинальное напряжение обмоток – ВН – 115 кВ, СН – 27,5 кВ, НН – 11кВ; потери холостого хода Рх = 63 кВт; потери короткого замыкания Рк = 200 кВт; напряжение короткого замыкания ВН – СН Uк = 10,5%; ток холостого хода – 0,9%; схема и группа соединения обмоток – Y/Δ/Δ – 11 – 11.

2.2. Индуктивное реактивное сопротивление обмоток тягового трансформатора

Хтт = Uк * U²_тш / 100 Sнт = 10,5*27,5² / 100*40 = 1,985 Ом

2.3. Активное сопротивление обмоток тягового трансформатора

Rтт = Ркз U²нт / S²нт = 200* 27,5² / 40² = 0,0945 Ом.

Вывод: для расчёта потерь напряжения в сети внешнего электроснабжения и в тяговом трансформаторе активное сопротивление СВЭ и ТТ принимают R ≈ 0.

7.4. Потери напряжения от шин бесконечной мощности до тяговых шин 27,5 кВ для первого типа подстанции:

7.4.1.Потери напряжения опережающей фазы U_I (U_СВ,U_C) через полные токи и угловые сдвиги плеч питания:

ΔU_C = ΔU₁ = ΔU_CB = 2/3 I_I (Хсвэ + Хтт) sin φ_I – 1/3 I_II(Хсвэ+Хтт)sin(120+ φ_II);

ΔU_I (U_CB,U_C) = 2/3 I_I Х_∑ sin φ_I -1/3 I_II Х_∑ sin (120 + φ_II);

Потери напряжения опережающей фазы U_I (U_СВ,U_C) через активные и реактивные составляющие тока плеч питания:

ΔU_I (U_CB,U_C) = 2/3 I_I Х_∑ sin φ_I -1/3 I_II Х_∑ sin (120 + φ_II) = 2/3 I_I Х_∑ sin φ_I –

1/3 I_II Х_∑[√3/2 cos φ_II – ½ sin φ_II] = 2/3 I^II_I Х_∑ - 1/3 _I Х_∑ [√3/2 I^I_II – 1/2 I^II_II]

= 2/3 I^II_I Х_∑ - [√3/6 I^I_II – 1/6 I^II_II ] Х_∑ = 1/6 [4 I^II_I - √3 I^I_II + I^II_II ] Х_∑ ;

ΔU_I (U_CB,U_C) = 1/6 [4 I^II_I - √3 I^I_II + I^II_II ] Х_∑ ;

7.4.2.Потери напряжения отстающей фазы U_II (U_АС,U_A) через полные токи и угловые сдвиги плеч питания:

ΔU_II (ΔU_AC,ΔU_A) =2/3 I_II (Хсвэ + Хтт) sin φ_II – 1/3 I_I(Хсвэ+Хтт)sin(240+ φ_I);

ΔU_II(U_AC, U_A) = 2/3 I_II Х_∑ sin φ_II - 1/3 I_I Х_∑ sin (240 + φ_I);

Потери напряжения отстающей фазы U_II (U_АС,U_A) через активные и реактивные составляющие тока плеч питания:

ΔU_II(U_AC, U_A) = 2/3 I_II sin φ_II - 1/3 I_I Х_∑ sin (240 + φ_I) = 2/3 I^II_II Х_∑ - 1/3 I_I

Х_∑ [- √3/2 cos φ_I – ½ sin φ_I] = 2/3 I^II_II Х_∑ - [- √3/6 I^I_I – 1/6 I^II_I] =

= 1/6 [4 I^II_II + √3 I^I_I + I^II_I ];

ΔU_II(U_AC, U_A) =1/6 [4 I^II_II + √3 I^I_I + I^II_I ];

где Х_∑ = Хсвэ + Хтт – индуктивное сопротивление сети внешнего электроснабжения и тягового трансформатора, приведенное к напряжению тяговых шин подстанции 27,5 кВ; I_I, I_II – токи первого и второго плеч питания тяги; φ_I, φ_II -угловые сдвиги между токами и напряжениями плеч питания; sin (120 + φ_II) = √3/2 cos φ_II – ½ sin φ_II; sin (240 + φ_I) = - √3/2 cos φ_I – ½ sin φ_I; I cosφ =I^I – активный ток; I sinφ = I^II – реактивный ток.

Векторная диаграмма потери напряжения сети внешнего электроснабжения и тягового трансформатора 110(220)/27,5 кВ со схемой соединения обмоток Υ/Δ – 11 рис.7:

Потери напряжения опережающей фазы U_I (U_СВ,U_C) через полные токи и угловые сдвиги плеч питания:

ΔU_I (U_CB,U_C) = 2/3 I_I Х_∑ sin φ_I -1/3 I_II Х_∑ sin (120 + φ_II);

Потери напряжения отстающей фазы U_II (U_АС,U_A) через полные токии угловые сдвиги плеч питания:

ΔU_II(U_AC, U_A) = 2/3 I_II Х_∑ sin φ_II - 1/3 I_I Х_∑ sin (240 + φ_I);

Потери напряжения до тяговых шин подстанции 27,5 кВ:

 

∆ U_I = I_I ( X_∑) sin( ) - I_II ( X_∑ ) sin( );

∆U_II = I_II ( X_∑) sin( ) - I_I ( X_∑ ) sin( );

∆U_III = - I_II X_∑ sin[( - I_I X_∑ sin[(120 + ) )],

где X_∑ = Х_СВЭ + Х_ТТ – суммарное индуктивное сопротивление сети внешнего электроснабжения и тягового трансформатора; I_I, I_II – токи опережающего и отстающего плеч (фаз) питания тяги; , - угловые сдвиги токов плеч питания тяги I_I, I_II

Потери напряжения до тяговых шин подстанции 27,5 кВ при УПК в заземлённой фазе С:

∆ U_I = I_I ( X_∑ - Xупк) sin( ) - I_II ( X_∑ - X_УПК ) sin( );

∆U_II = I_II ( X_∑ - Xупк) sin( ) - I_I ( X_∑ - X_УПК ) sin( );

∆U_III = - I_II X_∑ sin[( - I_I X_∑ sin[(120 + ) )],

где X_∑ = Х_СВЭ + Х_ТТ – суммарное индуктивное сопротивление сети внешнего электроснабжения и тягового трансформатора; I_I, I_II – токи опережающего и отстающего плеч (фаз) питания тяги; , - угловые сдвиги токов плеч питания тяги I_I, I_II

7.5. Модули тока в обмотках тягового трансформатора со схемой Υ/Δ системы тягового электроснабжения 1х25 кВ. Потери активной мощности в тяговом трансформаторе.