1. Основные понятия. Расчетные режимы
| Вид материала | Документы |
- Программа по дисциплине «прикладные протоколы интернет и www» по направлениям: «Математика., 234.28kb.
- Семяочистительные и сушильные комплексы, основные узлы, режимы работы, 34.26kb.
- Тема: Основные понятия и определения, 121.92kb.
- Тема: Основные понятия и определения, 164.71kb.
- Федеральный закон, 255.42kb.
- Основные математические понятия и факты Арифметика, 70.46kb.
- Федеральный закон, 690.72kb.
- План урока: Орг момент. Повторение изученного. Объявление темы. Изучение нового материала., 66.27kb.
- Статья Основные понятия Внастоящем модельном Кодексе используются следующие основные, 698.08kb.
- Лекция: Основные понятия информационной безопасности, 182.39kb.
7. Экранирование смежной линии
В нашем случае речь идет об экранировании магнитных влияний
- ЭДС, наведенное током в к.с. в экране
- ток экрана
- ЭДС, наведенное токомк.с. в проводе линии
- ЭДС, наведенноев линии от тока экрана
Первая гармоника-экран уменьшает результирующую ЭДС в 2-2,5 раза
Принцип экранирования состоит в том, что в результате появления вспец сооружении-экране, в проводе образуются 2 почти противоположные ЭДС, тем самым результирующее напряжение в проводе линии снижается по сравнению с той ЭДС от тока к.с., если бы экрана не было.
Качество экранирования зависит от конструкции экрана, способа заземления, места расположения экрана по отношению к к.с., проводимости земли и частоты тока.
Для оценки степени снижения ЭДС, ввели понятие коэффициента экранирующего действия.
=- 
-
– падение напряжение в экране, создается током экрана
Коэффициент учитывает размагничивающее влияние на линию только тока экрана без учета экранирующего действия рельсовой цепи, который создает дополнительное экранирование.
Экранирующее действие рельсов
Для снижения
следует увеличивать 
. Для этого требуется включить в рассечку к.с. и рельсовой цепи специальные трансформаторыЭкранирование оболочкой кабеля
Уменьшить сопротивление оболочки можно за счет использования меди, но при этом необходимо увеличивать индуктивность оболочки. Для чего ее обматывают лентой из высококачественной холоднокатанной электротехнической стали- чтоб экран был индуктивным.
8. Мешающие влияния тяговой сети переменного тока
Мешающие влияния предс-яют из себя сумму синусоидальных ЭДС наведенных в проводах линий связи гармониками тягового тока.
Гармоники высоких частот образуются в результате несинусоид-сти переменного тока тяги. Причина несинусоид-сти является потребление тягового тока нелинейными цепями электровоза.
Дроссель – нужен чтобы сгладить пульсации.
j- угол коммут-ции.
Из-за неодновременности открывания или закрывания полупроводниковых вентилей на время пропорциональное углу коммут-ции происходит кз в выпрямителе.Ток вторичной и первичной обмоток начинает нарастать по большой синусоиде до момента закрытия закрывающегося вентиля (диода).Происходит переходной процесс с попыткой возврата выпрямителя и выпрямительной полуволны тока (полного возврата не происходит). Затем после смены полярности на питающей обмотке происходит обратная картина с обратным напряжением тока КЗ в выпрямителе. Форма тока тягового непостоянна и меняется в зависимости от режима тяги. Более того если расс-ть ток фидера равный ∑-токов нагрузок то на фидер стекается ток имеющий суммарную форму отдельных токов.
Известно из матем-ки что любую периодическую несинусоидальную функцию можно представить в виде гармонического ряда(ряда синусоид).Каждая синусоида имеет свою амплитуду,частоту,начальную фазу.
Кривые имеющие симметричную относительно горизонтальной оси имеют только нечетный ряд гармоник без постоянной составляющей.
Нечетный ряд опре-ся по часте:
, где n- бесконечностьТеоретически ряд бесконечный, однако в нормах принято учитывать гар-ники до K=69.
Каждая гармоника тока наводит через магнитные влияния в проводе линий собственный ЭДС. ЭДС разных гармоник суммируется, что образует мешающие влияния.
Просуммируем 1 и 3 гармоники
Амплитуды тока отдельных гармоник можно получить графо-аналит-м методом если известна форма полуволны тягового тока. Для этого известную форму по оси ωt следует разбить на n маленькое равных отрезков. Из середины каждого из них путем восстановления перпендикуляра до пересечения кривой снимаются значения токов по интервалам. Число n выбирается в 2 раза больше, чем то кол-во гармоник, которое требуется получить аналитическим путем.
Затем испол-ся следующие формулы:
-косинусная состав-щая тока
- синусная состав-щая тока
- угол состав-щий середины i-го интервала
и 
Если известны токи каждой гармоники, то по фор-ле магнитных влияний можно определить ЭДС наводимые в одном проводе линии:
(1)Wk = 2Пfk – угловая частота опр-ной гармоники
- коэф-нт экранирующего действия рельса для к-той гармоники.Для перехода к U-нию шума следует учесть: слышимость различных частот человеческим ухом. это учитывается коэф-нтом акустического воздействия
- коэф-нт акустического возд-вия.
Для расчета шума от каждой гармоники вводится коэф-нт чувствительности двухпроводной линии к помехам.
- коэф-нт чувствительности зависит от расстояния между проводами линии от материала проводов. В кабельных и транспонируемых линиях он меньше по сравнению с воздушными не транспонированными линиями поэтому напряжение шума к-той гармоники равно: 
Общее шумовое воздействие оценивается по энергетическому показателю без учета фаз гармоник.
- псофометрическое напряжение Uш- сравнивается с нормами.
Uш допустимые - 1,5мВ линии с диспетчерской связью
- 2,25 мВ общее гражданские линии
Если не проходит шум то необходимо проводить мероприятие:
На практике расчет токов не проводят а их значения получают экспер-м путем усредненных за сутки.
Формула (1) приведена для случая, когда вся длина линии подвержена влиянию магнитного поля тяговой сети. Это соответствует следующему рисунку.
Lэ - длина сближения тяговой сети и линии
Lт - длина плеча тяги
Если длина линии (L) превышает Lт, то расчет следует проводить при замене в уравнении (1) L на некоторую эквивалентную длину Uk.
Это соответствует следующей конфигурации взаимного расположения:
,
- коэффициент растекания (распространения) волны к-ой гармоники
- затухание амплитуды к-ой гармоники на 1 км [Нп/км]
- задержка по фазе волны к-ой гармоники на 1 км [рад/км]С увеличением частоты bk падает.
9. Мешающие влияния тяговой сети постоянного тока
Причиной возникновения мешающих влияний в смежных линиях на пост. токе являются пульсации напряжения, а следовательно и тока в тяговой сети.
Допускаются пульсаци "I" и "U" не более 5%.
Известно, что несинусоидальные функции, повторяющиеся с одинаковым периодом и симметричные относительно оси Y, раскладываются в четный по частоте ряд гармоник плюс постоянная составляющая.
Составляющие гармоник:
6п -> 600 Гц; 1200; 1800, ...
12п -> 1200Гц; 2400, 3600, ...
24п -> 2400 Гц, 4800, ...
Такой состав гармоник называется каноническим, т.е. присущим указанной форме пульсации напряжений.
Однако из-за несимметрии з-фазного напряжения может появиться неканонический ряд:
Для 6-пульсового ряда получим: 200гц, 400, 600, 800, ...
В тяговую сеть постоянного тока проникают также гармоники нечетного рядо по отношению к 50Гц, чт освязано с искажением синусоидального тока, потребляемого нетяговыми потребителями.
Гармоники тока рассчитываются в соответствии с методикой для перем. тока и общее шумовое воздействие рассчитывается в том же диапазоне частот. Нормы такие же.
Т.к. уровни токов гармоник значительно меньше чем на перем. токе, то мешающее влияние для пост. тока не рассчитывается. Производят расчет только в случает расположения линии связи достаточно близко к тяг. сети.
10. Методы снижения электромагнитных влияний
Современные системы с пониженным уровнем электромагнитных влияний.
Система с отсасывающими трансформаторами
Принцип состоит в том, что обратные тяговые токи подтягиваются из рельсовой цепи и из земли во вторичную обмотку трансформатора образуя ток в обратном проводе прямо противоположно току КС.
Т.к. токи в первичной и вторичной обмотке практически равны и направлены противоположно, то это приводит к снижению магнитных влияний примерно в 20раз.
Каждый такой тр-р увеличивает продольное сопротивление ТС на 0,5Ом, что для электроснабжения плохо.
Система применима на низких частотах питания
Гц.В настоящее время такую систему не применяют из-за увеличения продольного сопротивления ТС.
Система 2х25 кВ.
Принцип состоит в постепенном затягивании тока из рельса и земли в питающий провод.
Чем дальше локомотив от ТП и чем больше между ним и подстанцией автотрансформаторных пунктов тем ближе значение обратного тока к питающему току (ток тяги) тем больше эффект снижения влияний до 5 раз.
Система с экранирующим проводом
(См. лекцию экранирующее действие)
Снижение влияний в 2-2,5 раза.
11. Мероприятия применяемые в линиях продольного электроснабжения до 1000В.
1) Относ линии в сторону. (Только в случае если источник питания не связан с системой электроснабжения).
Экономически крайне не выгодно.
2) Каблирование
Выпускают силовые кабели с экранирующей оболочкой.
Экономически дорогой.
3) Применение разделительных трансформаторов
количество разделительных тр-ров.Для слишком протяженных линий не используется. (Как правило не более 3-х разделительных пунктов)
4) Рациональное подключение линий к источнику питания.
Снижение в 2 раза.
Если между ТП и нагрузкой нет отпаичных потребителей, то желательно переместить источник питания к потребителю, сократив длину линии.
5) Транспозиция проводов 3-х фазных линий
Такой способ не устраняет опасных напряжений по отношению к земле, а выравнивает линейные напряжения между фазами, что позволяет использовать 3-х фазные нагрузки(двигатели, печи) в режиме симметрии питающих напряжений.
12. Мероприятия, используемые на подстанциях на переменном токе
1) Установка фильтро-устройств
L- индуктивность реактора.
Происходит резонанс токов.
При f 0 сопротивление уходит в ∞.
Параметры фильтра RLC подбираются таким образом, чтобы в полосе подавления помех фильтр обладал достаточно большим сопротивлением 100 и более Ом. Для остальных частот в том числе и для 50 Гц фильтр должен обладать малым сопротивлением 0,1 -0,2 Ом.
Резонансную частоту fo подбирают с помощью L и С.
fo=1/(2*Пи*Корень(L*C))
Полосу подавления выбирают обычно от 15 до 29 кратности гармоник.
Резистор R служит для регулировки ширины полосы подавления, чем больше R, тем более пологая Z- характеристика и шире полоса подавления.
Принцип состоит в том, чтобы создать для гармоник с наибольшими амплитудами большее сопротивление, то если мы увеличим сопротивление, токи уменьшаться.
2) Фильтро-компенсирующее устройство (ФКУ)
Параллельные ёмкостные конденсаторы компенсируют индуктивные токи в начале, где подключены. Последовательные колебательные контуры уравнивают напряжение.
Используются устройства параллельной ёмкостной компенсации дополненные реакторами L1,L2,L3. Каждая такая цепь - это последовательный резонансный контур, сопротивление которого мало на частоте резонанса:
fo=1/(2*Пи*Корень(L*C))
Количеством подсоединяемых контуров можно расширить полосу пропускания фильтрров до необходимой.
Принцип работы: закорачивание гармоник определенных частот на землю (на рельс). Полоса частот может быть отрегулирована с помощью ёмкости.
3) Фильтр резонансно-компенсирующего устройства (ФРКУ)
Добавлением Cш и Cш добиваются, чтобы общее сопротивление всего фильтра ровнялось волновому сопротивлению тяговой сети, тем самым устраняются отраженные волны от неоднородности тяговой сети и исчезает резонанс тяговой сети, снижаются токи гармоник в полосе резонанса.
Самым действенным является 2-ой метод.
13. Мероприятия, используемые на подстанциях на постоянном токе
Используются фильтры для подавления пульсаций выпрямленного напряжения и тяг. тока.
C7 - служит для сглаживания пульсации напряжения более высоких частот, импульсных помех и т.д..
Lр, Lр – реакторы рельсовой цепи, служащие для сглаживания пульсации тягового тока.
Для постоянного тока сопротивления не оказывает, а для пульсирующих токов является сопротивлением.
14. Мероприятия в линиях связи.
1) Относ (неэффективно)
2) Каблирование
3) Редукционные трансформаторы для снижения опасных и мешающих влияний.
4) Транспозиция проводов(метров через 300-400)
5) Разрядники
Др - дроссель
ТА - телефонный аппарат
При повышении напряжением в любом проводе по отношению к земле напряжения пробоя разрядника, он пробивается, наведенный заряд закорачивается. Дроссели нужны для сглаживания переднего фронта импульса пробоя, чтобы исключить акустический удар.
15. Потенциалы, токи рельсовой цепи на участках пост. тока и блуждающие токи в земле
Для решения задачи составим схему замещения участка рельсовой цепи пост. тока:
Iу – ток утечки
rр – продольное погонное (на 1 км) сопротивление рельсовой цепи [Ом/км]
rп – переходное погонное сопротивление рельсовой цепи на землю [Ом*км]
Rрl= rрl, где l – длина участка
Rпl= rп/l
Считаем, что все rр и rп соответственно одинаковы. Так как ток в рельсе и в земле зависит от координаты x и неодинаков в разных точках участка, то рельсовая цепь приобретает также неодинаковый потенциал различных точек по отношению к удаленным слоям земли.
Составим дифференциальные уравнения для определения
и 
:
Преобразуем:
(1)
(2)
(3)Подставим (2) в (3):
(4)Решение уравнение (4) для ФИpx представляется в виде экспоненты:
Решение для тока в рельсе:
В идеальном случае, когда тяговая подстанция очень далеко, то ток делится по полам.
Решение для тока в земле:
На реальных участках тяговая подстанция не удалена на бесконечно большое расстояние от нагрузки, поэтому следует учесть влияние на картину потенциалов и токов нагрузки самой подстанции.
Считаем, что подстанция является нагрузкой рельсовой цепи с отрицательным током.
ФИpxп – потенциал подстанции
ФИpxн – потенциал нагрузки
Ipxп – ток подстанции
Ipxн – ток нагрузки
Для условий 2-хстороннего питания и любого количества нагрузок:
16. Потенциал подземного сооружения. Анодная и катодная зона.
ФИзх(y)- потенциал слоя земли на глубине yприлегающей к поверхности металла.
ФИтх(y)-потенциал поверхности трубопровода не глубине y.
∆ФИзтх(y)- разность потенциалов между землей и металлов на глубине Y.
∆ФИтзх(y)- разность потенциалов между трубопроводом и землей на переходном сопротивлении на глубине y.
Присвоение названий зон выполнено по знаку потенциала трубопровода по отношению к земле. Анодная зона стабилизирована под ТП является не подвижной, она советует подачи питающего напряжения «+» в КС, «-» в рельс. В нашем случаи катодная зона перемещается вдоль рельсовой цепи вслед за ЭПС.
Анодная зона – коррозионноопасная. В ней происходит интенсивная электро – химическая коррозия металла (вынос массы металла в виде положительных ионов и образования окислов и солей) в этой зоне ток выходит из подземного сооружения, наибольшая коррозия в местах выхода тока.
В катодной зоне электрический ток входит в подземное сооружения, образуется щелочная среда, в этой зоне происходит пассивирование металла, т.е. покрытие его поверхности слабо растворимой химически пассивной пленкой.