Структурная схема совмещенной тяговой подстанции метрополитена

 

Структурная схема совмещенной тяговой подстанции метрополитена (СТП) приведена на рисунке 1. Из него видно, что СТП получает питание по двум кабельным вводам с напряжением 10 кВ. Основным распредустройством на СТП является РУ-10 кВ, которое через понизительные трансформаторы питает все остальные:

1. РУ-0,825 кВ постоянного тока для питания тяговой сети метрополитена;

2. РУ-0,4 кВ переменного тока для питания силовых цепей (электродвигателей эскалаторов, вентиляторов, насосных установок) метрополитена;

3. РУ-0,23 кВ переменного тока для питания цепей освещения и отопления метрополитена;

4. РУ-0,23 кВ переменного тока для питания цепей СЦБ метрополитена;

5. Питающие линии (ПЛ)ПЛ1, ПЛ4 для резервного питания соседних СТП.

Т СЦБ

ПЛ 1

ПЛ4

Ввод 1

Ввод2

РУ-10 кВ

РУ 0.23 кВ

Т О1

Т О2

РУ 0.4 кВ

ТС1

ТС2

РУ СЦБ

Т СЦБ

РУ 0.825 кВ

ТВ 3

ТВ2

ТВ1

ПЛ контактной сети

ПЛ СЦБ

 

 

Рисунок 1 - Структурная схема СТП

Расчет мощности совмещенной тяговой подстанции

Расчет трансформаторной мощности, необходимой для питания тяговой нагрузки, кВА:

,                                                       (1.1)

где Р_т - мощность на тягу, кВт;

cosf_т - коэффициент мощности, cosf_т= 0,966.

Мощность на тягу определяется по формуле, кВт:

                                ,                                                      (1.2)

,

где А_т- расход электроэнергии на тягу в интенсивные сутки (таблица 1.2)

Т – интенсивные сутки, Т= 24 ч,

Расчетная мощность подстанции, кВА:

                    ,                                          (1.3)

 

,

                                                                   

где К_р - коэффициент, учитывающий неравномерность максимальной нагрузки, К_Р=0,95;

S_нп - трансформаторная мощность, необходимая для питания не тяговой нагрузки, кВА;

                   ,                                  (1.4) 

 

, 

 

где S_С, S_о - мощности для питания соответственно силовых цепей и цепей освещения, кВА;

S_СЦБ - мощность для питания устройств СЦБ, S_СЦБ= 50 кВА.

Мощность силовых цепей определяется по формуле, кВА:

 

,                                      (1.5)

 

, 

 

где S_Э, S_В, S_Н - мощности для питания электродвигателей соответственно эска­лато­ров, вентиляторов, насосных установок.

 

 

Каждая из этих величин может быть найдена по выражению, кВА:

 

                                          ,                                      (1.6)

 

,

 

,

 

,

 

где К_Н - коэффициент внутримесячной неравномерности электропотребле­ния для нетяговой нагрузки, К_Н=0,9;

a - коэффициент заполнения суточного графика нагрузки (таблица 1.3);

S_max - расчетная максимальная нагрузка, кВА.

,                       (1.7)

, 

 

, 

 

, 

 

где К_сп - коэффициент спроса нагрузки (см. таблицу 1.3);

N - заданное число потребителей;                                         

 Р - активная мощность одного потребителя; (см. таблицу 1.3);

 сosj_д - коэффициент мощности электродвигателя (см. таблицу 1.3);

h_д - КПД электродвигателя (см. таблицу 1.3);

 

Мощность питания цепей освещения определяется по следующей формуле, кВА:

          ,                           (1.8)

 

,    

 

где Р_лн, Р_лп, Р_от - заданные значения мощностей потребляемых соответственно лампами накаливания, люминесцентными лампами и приборами электроотопления (см. таблицу 1.1).

 = 1.

Таблица 1.3 – Значения Р_Д, со s j_Д , h_Д , a, k_СП для различных нагрузок

Нагрузка	РД, кВт	со s j Д	h Д	a	k СП
Эскалаторы	132	0,86	0,925	0,7	0,5
Вентиляторы	55	0,84	0,92	0,5	0,8
Насосные установки	55	0,89	0,91	0,6	0,7

 

Выбор трансформаторов СТП

 

2.3.1 Выбор преобразовательного трансформатора и выпрямителя

Обычно на СТП устанавливают два преобразовательных агрегата, один из которых находится в резерве, а другой постоянно в работе. Однако, если мощность одного работающего преобразователя не обеспечивает 100% потребности электрической тяги, то устанавливают три преобразовательных агрегата. В этом случае два преобразователя работают, а один находится в резерве.

Каждый преобразовательный агрегат состоит из преобразовательного трансформатора и выпрямителя (рисунок 1.1). Поэтому для определения числа преобразовательных агрегатов на СТП (N _ПА) необходимо по отдельности определить требуемое число преобразовательных трансформаторов (N _ТР) и выпрямителей (N _ВП).

Исходя из этого, число одновременно работающих преобразовательных трансформаторов будет равно

 

,                                   (1.9)

, 

* - резерв

где S _Т – мощность для питания тяговой нагрузки;

S _ТР – паспортное значение мощности сетевой обмотки выбранного преобразовательного трансформатора.

Выбор преобразовательного трансформатора производится из таблица А.1. в приложении А.

Величину  следует округлить до большего числа. Число преобразовательных трансформаторов необходимо производить с учетом резервного.

Аналогично выбирается число выпрямителей. Число одновременно работающих выпрямителей равно

 ,                                             (1.10) 

 ,                                                 

где Р_Т  - заданное значение активной мощности для питания тяги в наиболее загруженный час, кВт;

Р _dH - значение активной номинальной мощности выбранного выпрямителя (таблица А.3, приложение А).

Значение номинальной мощности выбранного выпрямителя определяется по формуле, кВт:

                                 Р _dH = U_dH × I _{dH ,}                                    (1.11)

Р_dH=825*1600=1320000 Вт =1320 кВт_,

 

где U_dH – номинальное значение выпрямленного напряжения, равно 825 В;

I _dH - паспортное значение номинального тока выпрямителя, (таблица А.3, приложение А)

Окончательное число преобразовательных N _ПА будет равно наибольшему из значений N _ТР и N _ВП.