Расчет потерь электроэнергии в тяговой сети

Экономическая оценка работы спроектированной системы тягового электроснабжения не может быть выполнена без оценки потерь электроэнергии в ее элементах. Потери электроэнергии в системе тягового электроснабжения складываются, в основном, из потерь в тяговой сети и потерь в трансформаторах. Ниже выполнен расчет этих потерь.

 В результате расчета получены: значения годовых потерь энергии в тяговой сети (кВт*ч) для заданных схем соединения подвесок путей. При этом учитывалось взаимное влияние подвесок путей, которое имеет место для системы тяги переменного тока.

 

Алгоритм расчета:

 Годовые потери энергии в тяговой сети постоянного тока рассчитываются по выражению

 

DAгод = Bo*Ro*L, (16)

 

Где: Bo - годовые удельные потери энергии в тяговой сети рассматриваемой фидерной зоны, кВт*ч/(Ом*год);

Ro - сопротивление 1 км параллельно соединенных проводов контактной сети с учетом сопротивления рельсов, Ом/км; L - длина рассматриваемой фидерной зоны, км.

 Расчет DAгод производится и для раздельной схемы питания отдельно для каждого пути и для узловой схемы.

 При переменном токе выражение для расчета то же, но Ro - активная составляющая сопротивления 1 км тяговой сети соответствующей схемы, и учитываются потери энергии за счет взаимного влияния тяговой сети соседнего пути.

Расчет производится при помощи подпрограммы blok07 программного комплекса BLOK.

 

 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ В ТЯГОВОЙ СЕТИ

 

 ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

 

 ПРИЗНАК ЧИСЛА ПУТЕЙ Z = 2

 ПРИЗНАК РОДА ТОКА M

(ДЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА M=0, ДЛЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА M=1)

 M = 1

 АКТИВНАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

 СВЯЗИ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК (ОМ/КМ) = 0.13

 

 ЧИСЛО ФИДЕРНЫХ ЗОН = 5

 

 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ 1 -ОЙ ФИДЕРНОЙ ЗОНЫ

 

 ДЛИНА ФИДЕРНОЙ ЗОНЫ (KM)= 36

 ПРИЗНАК НЕОБХОДИМОСТИ РАСЧЕТА:

(1 - РАСЧЕТ ВЫПОЛНЯЕТСЯ, 0 - НЕ ВЫПОЛНЯЕТСЯ)

 

 ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОЙ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ КС: 1

 ДЛЯ УЗЛОВОЙ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ КС: 1

 ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ КС: 1

 

 ПРИЗНАК СХЕМЫ ПИТАНИЯ КС Y:

 Y=2 ПРИ ДВУСТОРОННЕМ ПИТАНИИ,

 Y=1 ПРИ ОДНОСТОРОННЕМ ПИТАНИИ СПРАВА,

 Y=-1 ПРИ ОДНОСТОРОННЕМ ПИТАНИИ СЛЕВА.

 Y = 2

 

 ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОЙ СХЕМЫ:

 ДЛЯ НЕЧЕТНОГО ПУТИ

 ГОДОВЫЕ УДЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ КВТ*Ч/(ОМ*ГОД) = 252459

 УДЕЛЬНОЕ АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЯГОВОЙ СЕТИ (ОМ/КМ) = 0.111

 

 ДЛЯ ЧЕТНОГО ПУТИ

 ГОДОВЫЕ УДЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ КВТ*Ч/(ОМ*ГОД) = 230700

 УДЕЛЬНОЕ АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЯГОВОЙ СЕТИ (ОМ/КМ) = 0.111

 

 ДЛЯ УЗЛОВОЙ СХЕМЫ:

 ГОДОВЫЕ УДЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ КВТ*Ч/(ОМ*ГОД) = 437650

 УДЕЛЬНОЕ АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЯГОВОЙ СЕТИ (ОМ/КМ) = 0.111

 

 ДЛЯ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СХЕМЫ:

 ГОДОВЫЕ УДЕЛЬНЫЕ ПОТЕРИ КВТ*Ч/(ОМ*ГОД) = 389403

 УДЕЛЬНОЕ АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ТЯГОВОЙ СЕТИ (ОМ/КМ) = 0.111

 

 ЧИСЛО ТИПОВ ПОЕЗДОВ = 6

 

 СУТОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ДВИЖЕНИЯ И РАСХОД ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ

 ПОЕЗДА ПО ФИДЕРНОЙ ЗОНЕ КВТ*Ч (КВА*Ч)

 

 ДЛЯ 1 -ГО ТИПА ПОЕЗДА:

 СУТОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ДВИЖЕНИЯ = 60

РАСХОД ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА ПО ФИДЕРНОЙ ЗОНЕ КВТ*Ч(КВА*Ч)=467.6

 

 ДЛЯ 2 -ГО ТИПА ПОЕЗДА:

 СУТОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ДВИЖЕНИЯ = 40

РАСХОД ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА ПО ФИДЕРНОЙ ЗОНЕ КВТ*Ч(КВА*Ч)=583.5

 

 ДЛЯ 3 -ГО ТИПА ПОЕЗДА:

 СУТОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ДВИЖЕНИЯ = 20

РАСХОД ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА ПО ФИДЕРНОЙ ЗОНЕ КВТ*Ч(КВА*Ч)=955.5

 

 ДЛЯ 4 -ГО ТИПА ПОЕЗДА:

 СУТОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ДВИЖЕНИЯ = 60

РАСХОД ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА ПО ФИДЕРНОЙ ЗОНЕ КВТ*Ч(КВА*Ч)=1312.997

 

 ДЛЯ 5 -ГО ТИПА ПОЕЗДА:

 СУТОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ДВИЖЕНИЯ = 20

РАСХОД ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА ПО ФИДЕРНОЙ ЗОНЕ КВТ*Ч(КВА*Ч)=1462.94

 

 ДЛЯ 6 -ГО ТИПА ПОЕЗДА:

 СУТОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ДВИЖЕНИЯ = 20

РАСХОД ЭНЕРГИИ НА ДВИЖЕНИЕ ПОЕЗДА ПО ФИДЕРНОЙ ЗОНЕ КВТ*Ч(КВА*Ч)=1994.31

 

 РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ

------------------------------------------------------

 СХЕМА СОЕДИНЕНИЯ КС ГОДОВЫЕ ПОТЕРИ В ТС (КВТ*Ч)

------------------------------------------------------

 РАЗДЕЛЬНАЯ

ПО ЧЕТНОМУ ПУТИ = 1008826

ПО НЕЧЕТН. ПУТИ = 921877

 ОТ ВЗАИМ.ВЛИЯНИЯ = 226394

 ОБЩИЕ = 2157097

 УЗЛОВАЯ

 ОТ ВЗАИМ.ВЛИЯНИЯ = 56598

 ОБЩИЕ = 1805448

 ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ 1556055

------------------------------------------------------

 

Аналогичным образом выполнены расчеты и для других межподстанционных зон.

 

 

Таблица 5. Сводная таблица потерь электроэнергии в тяговой сети

 

№ мпз	годовые потери в тяговой сети, квт*ч
	раздельная						узловая				параллельная
	По чет. напр.	По неч. напр.	От взаимн. влиян.		Общие			От взаимн. влиян.		Общие
1	215261	333269	95117		652434			22689		213651	198105
2	70478	241454	56979		367820			16567		124984	111118
3	151120	394778	42411		581362			11681		132638	202565
4	85121	302318	75363		461806			12568		162798	145657
5	117256	307183	86126		520349			25623		189337	158562
всего по проектируемому участку	639236	1579002	355996	2583771		89128			823408		816007

8.1. Экономическое сравнение вариантов питания подвесок путей

  Для выполнения расчетов экономического сравнения использованы укрупненные показатели стоимости оборудования. Для организации узловой схемы питания потребуется по одному посту секционирования контактной сети на каждую межподстанционную зону (МПЗ) стоимостью каждого из них 3 млн. руб. Параллельная схема требует по одному посту секционирования (ПСК) и по два пункта параллельного соединения (ППС) на МПЗ. Стоимость ППС- 0.5 млн. руб

Стоимость всех ППС- 7000000 руб.

Стоимость всех ПСК – 21000000 руб.

Капитальные затраты на организацию параллельного соединения подвесок путей составит- 28000000 руб. (здесь не учтены затраты на монтаж).

Капитальные затраты на организацию узловой схемы соединения подвесок путей составит- 21000000 руб. (здесь не учтены затраты на монтаж).

Капитальные затраты на организацию раздельной схемы соединения подвесок путей составит- руб.

Составляющая приведенных затрат на организацию параллельного соединения подвесок путей от капитальных вложений составит- 28000000/8=3500000 руб. Здесь 8- заданный срок окупаемости, лет.

Стоимость потерь электроэнергии

а) раздельная схема-2583771*1.0=2583771 руб.

б) узловая схема-823408*1.0=823408 руб.

в) параллельная схема - 816007*1.0=816007 руб.

Приведенные затраты на организацию параллельного соединения подвесок путей составит -3500000+816007=4668387 руб.

Приведенные затраты на организацию узловой схемы соединения подвесок путей составит -2625000+823408=3862851 руб.

Приведенные затраты при эксплуатации раздельной схемы соединения подвесок путей составит -0+2583771=2583771 руб.

Таким образом, для проектируемого участка следует принять узловую схему питания подвесок путей, поэтому суммарные потери в тяговой сети составят 1237851 кВт*ч/год или в процентах от тяги- 100%* 823408/(1445578*365)=0.3%.

Эти потери в действительности могут быть выше за счет наличия уравнительных токов в тяговой сети, вызываемых неравенством напряжений на шинах тяговых подстанций.