Расчёт электрических сетей железных дорог
Расчёт электрических сетей железных дорог
ФАЖТ МТ
Иркутский Государственный Университет Путей Сообщения
Кафедра: «ЭЖТ»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТпо дисциплине: «Электрические сети и энергосистемы железных дорог»На тему: «Расчёт электрических сетей железных дорог» Выполнил: ст. гр. ЭНС-04-3Анисимова Е.В.Проверил: преподавательГолуб И.И.Иркутск 2008
Часть №1Расчёт сложнозамкнутой сети одного напряжения с одним источником питания1. Алгоритм решения задачи выбора проводов сложнозамкнутой сети:- определение на графе сложнозамкнутой сети ветвей покрывающего дерева и хорд.- ориентация ветвей дерева в направлении от базисного узла А.- построение с учётом полученной выше ориентации ветвей первой матрицы инциденций.- построение матрицы, обратной блоку деревьев первой матрицы инциденций. - построение второй матрицы инциденций.- определение из уравнения состояния, записанного для первого и второго законов Кирхгофа, перетоков активной и реактивной мощности ветвей сложнозамкнутой сети по информации об активных и реактивных узловых мощностях нагрузок, пологая удельные полные сопротивления всех ветвей одинаковыми.- определение полных мощностей перетоков в ветвях сложнозамкнутой сети и токов в ветвях.- определение сечений проводов по экономической плотности тока.- проверка проводов по допустимому току нагрева.- определение потери напряжения на участках сложнозамкнутой сети от источника питания до точек потокоразделов активной и реактивной мощностей и сравнение максимальной потери напряжения с допустимой потерей. составляющей 8% от номинального напряжения сети.- определить токи ветвей сложнозамкнутой сети в аварийном режиме. возникающей при обрыве смежного источника питания провода, по которому в нормальном режиме протекал максимальный ток.- сравнить в аварийном режиме допустимую потерю напряжения, равную12% от номинального напряжения, с максимальной потерей напряжения на участке от базисного узла до точек поторазделов активной и реактивной мощностей.- ввести в программу расчёта стационарных, допустимых, оптимальных режимов СДО-6 информацию о топологии сложнозамкнутой сети, найденные сопротивления ветвей, значения активных и реактивных нагрузок в узлах.- рассчитать следующие параметры установившего режима: модули и фазы узловых напржений, мощность источника питания, перетоки мощности начал и концов ветвей, токи ветвей.- убедиться, что мощность источника питания равна сумме мощностей нагрузок плюс потери мощности в ветвях сложнозамкнутой сети, оценить потери напряжения в ветвях.
2. Исходные данныеВариант №5, схема №7U=20 kBSa=0,7+j0,3 мB*A Sb=0,5+j0,2 мB*ASc=0,5+j0,3 мB*A Sd=0,3+j0,1 мB*ASe=0,7+j0,3 мB*ASf=0,6+j0,2 мB*ASq=0,5+j0,2 мB*AL1=1 кмL2=2 кмL3=3 кмL4=1,8 кмL5=1,9 кмL6= 2 кмL7=3 кмL8=1,5 кмL9=1,6 кмL10=1,7 кмL11=1 км1.
Схема сети: 1) Список ветвей:8-1 дерево 18-7 18-6 11-5 11-2 17-5 хорда6-5 хорда2-3 15-3 хорда5-4 13-4 хорда2) Ориентация ветвей дерева от базисного узла.3) Ориентация хорды, задаём направления.4) Построение первой матрицы инциденции:
|
| 8-1 | 8-7 | 8-6 | 1-5 | 1-2 | 2-3 | 5-4 | 7-5 | 6-5 | 5-3 | 3-4 | |
1 | -1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
2 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
3 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 | 0 | 0 | 0 | -1 | 1 | |
4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 | 0 | 0 | 0 | -1 | |
5 | 0 | 0 | 0 | -1 | 0 | 0 | 1 | -1 | -1 | 1 | 0 | |
6 | 0 | 0 | -1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | |
7 | 0 | -1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
|
М= 5) Найдём обратную матрицу:
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
8-1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | |
8-7 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
8-6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | |
1-5 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | |
1-2 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
2-3 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
5-4 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
|
Мg = 6) Построение второй матрицы инциденции:
|
| 8-1 | 8-7 | 8-6 | 1-5 | 1-2 | 2-3 | 5-4 | 7-5 | 6-5 | 5-3 | 3-4 | |
I | -1 | 1 | 0 | -1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
II | -1 | 0 | 1 | -1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | |
III | 0 | 0 | 0 | 1 | -1 | -1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | |
IV | 0 | 0 | 0 | -1 | 1 | 1 | -1 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
|
N=7) Матрица N*Lв:1. Рассчитаем нормальный режим a=[-1 0 1 0 0 0 0 -1 0 0;0 0 -1 1 0 0 0 0 0 0;0 0 0 -1 1 0 0 0 0 -1;0 0 0 0 -1 0 0 0 1 0;0 -1 0 0 0 1 0 1 -1 0;0 0 0 0 0 -1 1 0 0 0;0 0 0 0 0 0 -1 0 0 1;-3.4 4.5 0 0 0 0 0 3 0 0;3.4 -4.5 2.7 5 3.5 0 0 0 4 0;-3.4 4.5 -2.7 -5 0 2.5 2 0 0 1]a = -1.0000 0 0 1.0000 1.0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1.0000 1.0000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1.0000 0 0 0 -1.0000 1.0000 0 0 0 0 0 0 -1.0000 0 0 0 -1.0000 0 0 0 -1.0000 0 0 1.0000 -1.0000 -1.0000 1.0000 0 0 0 -1.0000 0 0 0 0 0 1.0000 0 0 0 -1.0000 0 0 0 0 0 1.0000 0 0 0 1.4000 1.3000 0 -1.0000 0 0 0 2.0000 0 0 0 -1.4000 0 1.7000 -1.0000 0 0 0 0 1.5000 0 0 0 0 0 1.0000 -1.6000 -1.0000 0 0 0 1.0000 0 0 0 0 -1.0000 1.6000 1.0000 -3.0000 0 0 0 2.0000 b=[-0.7;-0.7;-0.8;-0.9;-0.7;-1;-0.7;0;0;0]b = -0.7000 -0.7000 -0.8000 -0.9000 -0.7000 -1.0000 -0.7000 0 0 0 c=[-0.7;-0.5;-0.6;-0.7;-0.3;-0.3;-0.7;0;0;0]c = -0.7000 -0.5000 -0.6000 -0.7000 -0.3000 -0.3000 -0.7000 0 0 0 a1=inv(a)a1 = -0.6683 -0.6114 -0.5059 -0.4747 -0.4390 -0.4694 -0.4937 -0.0765 0.0089 -0.0122 -0.3317 -0.3886 -0.4941 -0.5253 -0.5610 -0.5306 -0.5063 0.0765 -0.0089 0.0122 0.0717 -0.7213 -0.3381 -0.2246 -0.0949 -0.2055 -0.2939 0.0555 0.0324 -0.0442 0.0717 0.2787 -0.3381 -0.2246 -0.0949 -0.2055 -0.2939 0.0555 0.0324 -0.0442 0.0303 0.1179 0.2800 -0.4027 -0.0402 0.1054 0.2218 0.0235 0.0906 0.0582 -0.0414 -0.1608 -0.3819 -0.1781 0.0548 -0.6892 -0.4843 -0.0320 0.0582 0.1024 -0.0414 -0.1608 -0.3819 -0.1781 0.0548 0.3108 -0.4843 -0.0320 0.0582 0.1024 -0.2599 -0.1100 0.1678 0.2500 0.3440 0.2639 0.1998 0.1320 0.0235 -0.0320 0.0303 0.1179 0.2800 0.5973 -0.0402 0.1054 0.2218 0.0235 0.0906 0.0582 -0.0414 -0.1608 -0.3819 -0.1781 0.0548 0.3108 0.5157 -0.0320 0.0582 0.1024 b1=a1*bb1 = 2.8500 2.6500 1.4050 0.7050 -0.1979 1.5971 0.5971 -0.7450 -1.0979 -0.1029 c1=a1*cc1 = 2.0275 1.7725 0.9664 0.4664 -0.1411 0.9924 0.6924 -0.3610 -0.8411 -0.0076 b1=diag(b1)b1 = 2.8500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2.6500 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.4050 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.7050 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.1979 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.5971 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.5971 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.7450 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -1.0979 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.1029 c1=diag(c1)c1 = 2.0275 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.7725 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.9664 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.4664 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.1411 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.9924 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.6924 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.3610 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.8411 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 -0.0076 s=sqrt(b1*b1+c1*c1)s = 3.4976 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 3.1882 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.7053 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.8454 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.2430 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.8803 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.9143 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.8278 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.3830 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.1032 t=s*1000/(sqrt(3)*35)t = 57.6953 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 52.5909 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 28.1307 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13.9450 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 4.0091 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 31.0174 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15.0825 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 13.6558 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 22.8142 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1.7022принимаем сечения участков 8-1 и 8-5 равными 70 мм2 остальные равные 35 мм2марка провода АС-35 удельное активное сопротивление 0,85 Ом/км; удельное индуктивное сопротивление 0,403 Ом/км; длительно допустимый ток 170 А.марка провода АС-70 удельное активное сопротивление 0,46 Ом/км; удельное индуктивное сопротивление 0,382 Ом/км; длительно допустимый ток 265 А.9) Проверка провода по допустимому току нагрева Все токи не превышают допустимый ток I= 57,7 A ? I= 265 A I= 28,13 A ? I= 170 A Несмотря на выбранные сечения проводов и исходя из экономических соображений по Iэкв равному 32,04 А, предлагаю взять все провода марки АС-35 с r=0.85Ом/км и x0=0.403 Ом/кмРасчёт баланса мощности в сложнозамкнутой сетиР1=Р8-1+Р5-1-Р1-2=2,85-0,745-1,405=0,7Q1=Q8-1+Q5-1-Q1-2=2,028-0,361-0,966=0,701S1=0,7+j0,701Р2=Р1-2-Р2-3=1,405-0,705=0,7Q2=Q1-2-Q2-3=0,966-0,466=0,5S2=0,7+j0,5Р3=Р2-3+Р7-3 -Р3-4=0,705-0,103+0,198=0,8Q3=Q2-3+Q7-3-Q3-4=0,466-0,008+0,141=0,599S3=0,8+j0,599Р4=Р3-4-Р5-4= -0,198+1,098= 0,9Q4=Q3-4-Q5-4= -0,141+0,841= 0,7S4= 0,9+j0,7Р5=Р8-5-Р5-1 - Р5-6 +Р5-4=2,65+0,745-1,597-1,098=0,7Q5=Q8-5-Q5-1-Q5-6 +Q5-4=1,773+0,361-0,992-0,841=0,301S5=0,7+j0,301Р6=Р5-6-Р6-7=1,597-0,597=1Q6=Q5-6-Q6-7=0,992-0,692=0,3S6=1+j0,3Р7=Р6-7-Р7-3=0,597+0,103=0,7Q7=Q6-7-Q7-3=0,692+0,008=0,7S7=0,7+j0,710) Определение потери напряжения на участках сложнозамкнутой сети от источника питания до точек потокоразделов активной и реактивной мощности.Распределение потоков активной и реактивной мощности, где видно, что точка потокораздела - точка 4. Вывод: марка АС-35 подходит для надёжного питания сложнозамкнутои сети как по допустимым токам, так и по допустимой потере напряжения.2.
Рассчитаем аварийный режим (обрыв провода у источника питания)1) Список ветвей:8-7 18-6 15-1 11-2 17-5 хорда6-5 хорда2-3 15-3 хорда5-4 13-4 хорда2)Ориентация ветвей от базисного узла.3)Ориентация хорды, задаём направления.4) Построение первой матрицы инциденции:
|
| 8-7 | 8-6 | 5-1 | 1-2 | 2-3 | 5-4 | 7-5 | 6-5 | 5-3 | 3-4 | |
1 | 0 | 0 | -1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
2 | 0 | 0 | 0 | -1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
3 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 | 0 | 0 | 0 | -1 | 1 | |
4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 | 0 | 0 | 0 | -1 | |
5 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | -1 | -1 | 1 | 0 | |
6 | 0 | -1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | |
7 | -1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
|
М=5) Найдём обратную матрицу:
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
8-7 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | |
8-6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | |
5-1 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
1-2 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
2-3 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
5-4 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | |
|
Страницы: 1, 2, 3