Mạng cao áp và trạm điện kéo - Pgs.Ts.Đàm Quốc Trụ phần 8

Chia sẻ: Sadsadas Dsadsadsa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:17

Thêm vào BST

Báo xấu

79
lượt xem 12
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong điện học, điện thế là trường thế vô hướng của điện trường; tức là građiên của điện thế là véctơ ngược hướng và cùng độ lớn với điện trường.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Mạng cao áp và trạm điện kéo - Pgs.Ts.Đàm Quốc Trụ phần 8

khác b t kỳ v i xác su t như nhau,có th ch ng minh t i 1 ñi m nào ñó c a khu ño n ñang kh o sát,nó s ch u nh hư ng t n th t ñi n áp gây nên b i ñoàn tàu ñ u tiên.T n th t ñi n áp ñ n c n ti p ñi n c a ñoàn tàu: T ∆U n = (1 / T )∫ ∆U n dt (5.26) 0 Trong ñó: ∆U n = r0 i x x 2 / (2 L ) + r0i x x / (L − x ) / L Thay gi i h n c a tích phân và thay tr s t c th i dòng ñi n ñoàn tàu b ng dòng ñi n trung bình, ta nh n ñư c L )∫ [(x / 2) + x(L − x )]dx ( ∆U n = Ir0 / L2 2 0 ∆U n = ILr0 / 3 Tính t i các bi u th c (5.23) và (5.25): ∆U = IαLr0 / 2 + (n − 1)(ILr0 / 3) Cu i cùng: ∆U = (r0 nIL) / 3[1 + (1,5α − 1) / n ] (5.27) Tương t có th nh n ñư c bi u th c tính toán ñ xác ñ nh t n th t trung bình c a ñi n áp ñ n c n ti p ñi n c a ñoàn tàu, trong trư ng h p cung c p 2 phía c a khu gian (hình 5–8.a). Ph t i và các thông s ñi n c a khu ño n gi ng như trư ng h p cung c p 1 phía. Các ñi m cung c p A và B ñư c coi là ñ ng th . Bi u ñ t c th i c a t n th t ñi n áp gây ra b i dòng ñi n c a ñoàn tàu nào ñó ñang t i v trí có kho ng cách x t tâm A, ch trên hình 5–8b. ð i v i trư ng h p này xác ñ nh các bi u th c (5.23). T n th t t c th i c a ñi n áp ñ n c n ti p ñi n c a ñoàn tàu kh o sát ∆U gây nên b i dòng ñi n c a chính ñoàn tàu: ∆U = [i x (L − x )xr0 ] / L (5.28) Tương t như bi u th c (5.24)ñ tính ∆U C có d ng: TT ∆U C = (1 / Tdt )∫ { [r0ix (L − x )]x / L}dt 0 Thay các gi i h n c a tích phân và thay dòng ñi n t c th i c a ñoàn tàu ix b ng giá tr dòng ñi n trung bình trong th i gian ñoàn tàu tiêu th ñi n năng, ta nh n ñư c: L ( )∫ (L − x)xdx ∆U C = I dt r0 / L 2 0 IαLr0 ∆U C = và cu i cùng: (5.29) 6 120 • MCA&TðK
Hình 5–8. M ng cung c p 2 phiá t các tâm cung c p A và B a: sơ ñ tính toán b: bi u ñ t n th t ñi n áp t 1 ñoàn tàu trên khu ño n Hình 5–9. Phân b dòng ñi n trong m ng cung c p t 2 phía L – chi u dài khu ño n x – to ñ ñoàn tàu ix – dòng ñi n ñoàn tàu ixA, ixB – ph n dòng ñi n ñoàn tàu nh n theo ñư ng dây cung c p A,B T n th t t c th i ñi n áp ñ n c n ti p ñi n ñoàn nào ñó gây nên b i tiêu th dòng ñi n c a ñoàn tàu khác. ∆U n = i x (L − x )xr0 /( 2 L) Tr s ∆U n tương ng m t n a t a ñ l n nh t c a bi u ñ t n th t ñi n áp (hình5–8.b).Theo công th c (5.26) ta tìm t n th t trung bình ñi n áp ∆U n . T tích phân theo th i gian chuy n qua tích phân theo ñư ng ñi, còn dòng ñi n t c th i ix dư i tích phân thay b ng tr s trung bình c a nó. L ( ) ∆U n = Ir0 /(2 L2 ) ∫ (L − x )xdx 0 Sau khi l y tích phân ta nh n ñư c: ∆U n = (ILr0 / 12) (5.30) MCA&T§K • 121
Tính t i bi u th c (5.23), (5.29) và (5.30) t n th t trung bình ñi n áp ñ n c n ti p ñi n c a ñoàn tàu chuy n ñ ng: ∆U = IαLr0 / 6 + (n − 1)(ILr0 / 12) ∆U = (r0 InL / 12)[1 + (2α − 1) / n] Ho c (5.31) Phân tích các bi u th c (5.27) và (5.31) ch ra r ng chuy n khu ño n sang cung c p 2 phía trong ñi u ki n như nhau làm gi m t n th t trung bình c a ñi n áp ñ n c n ti p ñi n ñoàn tàu chuy n ñ ng g n b ng 4 l n. C. Tr s trung bình c a ph t i ñư ng dây cung c p Khi cung c p 1 phía dòng ñi n trung bình c a ñư ng dây cung c p b ng t ng các dòng ñi n trung bình c a các ñoàn tàu cùng ñang trên ño n IA = In. Trong trư ng h p cung c p 2 phía có th coi r ng dòng ñi n t c th i ix c a 1 ñoàn tàu b t kỳ ñ t trong 1 kho ng cách tuỳ ý x t ñi m A (hình5–9) ñư c c ng t 2 thành ph n: – dòng ñi n ixA t ñư ng dây cung c p A và dòng ñi n IxB t dây cung c p B. Các thành ph n này ñư c xác ñ nh theo nguyên t c chung vi c phân b dòng ñi n trong vi c cung c p 2 phía, khi ñi n áp ngu n ñi n b ng nhau. Tr s trung bình JA, ph n dòng ñi n ixA sau kho ng th i gian tính toán T ñư c xác ñ nh t bi u th c: T j A = (1 / T )∫ i xA dt 0 T j A = (1 / T )∫ [i x (L − x ) / L ]dt ho c (5.32) 0 S d ng s cho phép c a phương pháp ñã nên trên, ta nh n ñư c: L ( )∫ (L − x)dx jA = I / L 2 0 . J A = I /2 (5.33) và cu i cùng: . T bi u th c (5.33) k t lu n r ng tr s trung bình J A ph n dòng ñi n c a ñoàn tàu tiêu th t dây A b ng m t n a dòng ñi n ñoàn tàu. N u trên ño n kh o sát có n ñoàn tàu thì dòng ñi n trung bình c a ñư ng dây IA = njA = nI/2. Tương t như v y dòng ñi n ñư ng dây B ñư c xác ñ nh theo bi u th c: IB = nI/2. D. Tr s hi u d ng dòng ñi n dây cung c p Làm cơ s cho tính toán là bi u th c g n k t giá tr hi u d ng c a t ng các ñ i lư ng bi n ñ i v i tr s trung bình và hi u d ng c a chúng. Áp d ng cho trư ng h p ñang xét c th dòng ñi n hi u d ng c a ñư ng dây cung c p. 2 ( ) . &2 &2 I ddA =  n J A  + n J ddA − J A 2 (5.34)   122 • MCA&TðK
. Trong ñó: J A : dòng ñi n trung bình ñoàn tàu nh n t dây cung c p A khi cung c p 1 phía, ho c là tr s trung bình c a lư ng dòng ñi n ñoàn tàu nh n cũng t dây ñó ñư c cung c p t 2 phía; A. . & J ddA : tr s hi u d ng c a dòng ñi n J A , A. S d ng ki n th c ñ i v i cung c p 2 phía ño n ñư ng v i n ñoàn tàu và ñi n áp c a các ñi m cung c p b ng nhau. Tr s t c th i c a lư ng dòng ñi n ñoàn tàu b t kỳ ñ t cách ñi m A m t ño n x, b ng: i xA = [i x (L − x )]/ L Tr s trung bình c a lư ng dòng ñi n ixA b ng I/2 theo các bi u th c (5.32) và (5.33). Giá tr hi u d ng c a lư ng dòng ñi n ixA [ ] T .2 J ddA = (1 / T )∫ i x (L − x ) / L2 dt 2 2 0 Thay tích phân theo th i gian b ng tích phân theo ñư ng, ñ ng th i th hi n bình phương dòng ñi n t c th i c a ñoàn tàu dư i tích phân b ng bình phương tr s hi u 2 d ng c a dòng ñi n ñoàn tàu I dt , ta nh n ñư c: ( )∫ (L − x) dx .2 T 2 J dtA = I dt / L3 2 0 Tính ñ n bi u th c (5.21) ta nh n ñư c J dtA = I 2 k e2 / 3 2 Trong ñó: ke: h s hi u qu c a dòng ñi n ñoàn tàu Liên quan v i gi thi t cơ b n v s ñ c l p c a dòng ñi n các ñoàn tàu riêng r có th s d ng công th c (4.34) và k t qu là nh n ñư c. [( ) ( )] I dtA = (nI / 2) + n I 2 ke2 / 3 − I 2 / 4 2 2 / 4 ) [1 + (1,33k − 1) / n] ( 2 I dtA = n 2 I 2 2 2 ho c: (5.35) e Tính t i ñ i x ng hoàn toàn c a sơ ñ cung c p 2 phía, có th ch ra r ng dòng ñi n trung bình và dòng ñi n hi u d ng c a ñư ng dây A và B b ng nhau, t c IA = IB và IdtA = IdtB. . cho trư ng h p cung c p 1 phía ta nh n ñư c J = I , Phân tích tương t . J dtA = Ike . Tính t i bi u th c (5.34) ta có quan h cho trư ng h p cung c p 1 phía: [( )] I dtA = n 2 I 2 1 + k e2 − 1 / n 2 (5.36) Trong các công th c (5.35), (5.36) bi u th c trong ngo c ñơn là bình phương các h s hi u su t c a dòng ñi n ñư ng dây cung c p ked. Ph n tính các h s này ch ra MCA&T§K • 123
r ng khi n → ∞ , k ed → 1 , có nghĩa v i s lư ng các ñoàn tàu vô cùng l n dòng ñi n c a ñư ng cung c p tr thành không ñ i. V i n = 1, ke = ked khi cung c p 2 phía h s hi u su t c a dòng ñi n c a ñư ng dây cung c p cao hơn h s này khi cung c p 1 phía, ñi u ñó lý gi i b i s tăng lên nào ñó s không ñ ng ñ u, tiêu th dòng ñi n t ñư ng dây cung c p khi cung c p 2 phía. Gi thi t cho phép c a phương pháp ñư c s d ng trong tính toán t n th t công su t trong lư i ñi n kéo. T n th t trung bình công su t trong m ng ñi n kéo có th bi u di n dư i d ng tích phân t ng c a tích các dòng ñi n c a các ñoàn tàu riêng r v i t n hao ñi n áp tương ng: T n  ∆P = (1 / T )∫ ∑ ∆u S iS  dt (5.37)  S =1  0 Trong ñó: ∆u S và iS : tương ng tr s t c th i t n th t ñi n áp ñ c n ti p ñi n và dòng ñi n ñoàn tàu s nào ñó ði n áp ∆u S có th ñ t dư i d ng t ng các thành ph n c a ñi n áp ∆u S = ∆u + (n − 1)∆u n Trong ñó: ∆u : t n th t ñi n áp do dòng ñi n b n thân ñoàn tàu; ∆u n : t n th t ñi n áp do dòng ñi n c a ñoàn tàu trong s (n–1) ñoàn tàu còn l i. Tính t i coi t t c n ñoàn tàu là tương ñương ñ t trong nh ng ñi u ki n như nhau và có th v i xác su t b ng nhau ñư c n m các ñi m b t kỳ c a ño n, bi u th c (5.37) có d ng: [ ∆ui + (n − 1)∆uni ]dt ∆P = (n / T )∫ T 0 { } ∆P = n (1 / T )∫ ∆uidt + [(n − 1) / T ] T T ∫ ∆u n idt ho c: 0 0 Tính t i công th c (5.28) ta có:   T {[ r0ix (L − x )ix x] / L }dt + [(n − 1) / T ]∫0 ∆unidt  ∆P = n (1 / T )∫ T (5.38)   0 Dòng ñi n các ñoàn tàu coi như không ph thu c l n nhau, vì th ñ tích phân l n hai trong bi u th c (5.38) có th s d ng nguyên t c c a lý thuy t xác su t r ng tr s trung bình c a tích s nh ng ñ i lư ng bi n ñ i ñ c l p b ng tích nh ng tr s t c th i c a dòng ñi n ñoàn tàu trong bi u th c dư i tích phân b ng bình phương tích s hi u d ng dòng ñi n ñoàn tàu, ta có: ( )∫ (L − x )xdx + (n − 1)∆U ∆P = n  I 2 ke2 r0 / L2 I L     n 0 Sau khi tính t i bi u th c (5.30) ta nh n ñư c [ ] ∆P = n I 2 ke2 Lr0 / 6 + (n − 1)I 2 Lr0 / 12 124 • MCA&TðK
ho c sau khi bi n ñ i [( )] ∆P = n 2 I 2 Lr0 / 12 1 + 2k e2 − 1 / n (5.39) Tương t ñ i v i cung c p 1 phía [( )] ∆P = n 2 I 2 Lr0 / 3 1 + 1,5k e2 − 1 / n (5.40) N u trong các bi u th c (5.27), (5.31), (5.35), (5.36), (5.39), (5.40) s nhân n m trong d u ngo c vuông coi ngang v i m t ñơn v , thì bi u th c nh n ñư c như v y trùng v i công th c tính toán theo phương pháp ph t i phân b ñ u. Th c v y khi tăng vô n → ∞ và x p x tính ch t h n s lương các ñoàn tàu trên khu ño n, có nghĩa là khi c a ph t i v i s phân b ñ u, bi u th c trong ngo c ñơn ti n t i 1. 5.4. NG N M CH TRONG M NG ðI N KÉO 5.4.1. KHÁI QUÁT Ng n m ch trong m ng ñi n xu t hi n như h u qu phá hu cách ñi n c a dây d n m ng ti p xúc, c a ch n ngang s cách ñi n khi quá ñi n áp, ch p dây d n ñi n khác d n khi b ñ t, phá hu tác d ng liên k t bình thư ng gi a c n ti p ñi n và m ng lư i ti p xúc, nh ng hư h ng trên ñoàn tàu chuy n ñ ng, phá hu cách ñi n c a ñư ng dây cáp. Theo m c ñ chi u dài ngư i ta phân ngăn m ch g n tr m ñi n kéo và xa tr m ñi n kéo. Theo tính ch t có th phân ng n m ch qua ti p xúc kim lo i, qua tia l a ñi n,qua ti p ñ t trong m ch dòng ñi n khi ñ t dây ti p xúc và dây ti p xúc b rơi cu ng ñ t, ho c phá hu cách ñi n gi a lõi mang ñi n và l p ti p xúc c a cáp. Trong trư ng h p ng n m ch g n tr m ñi n kéo ho c r t g n tr m n i các phi ñơ (ñư ng dây) v i m ng ti p xúc, tr s c a dòng ñi n ng n m ch n ñ nh vư t quá r t nhi u l n dòng ñi n c c ñ i c a ph t i ñi n kéo và t o nguy hi m ñ i v i dây d n c a m ng ti p xúc và ñ i v i các thi t b c a ñi n kéo v tác d ng nhi t và ñ ng h c… Trong m ng ñi n kéo có th xu t hi n dòng ñi n ng n m ch vô cùng l n so v i dòng ñi n c c ñ i c a các ph t i ñi n kéo ho c là l i r t nh . Chúng có tên là dòng ñi n ng n m ch bé. Dòng ñi n ng n m ch bé r t khó phân bi t v i dòng ñi n ñ nh ph t i ñi n kéo bình thư ng. B o v ñư c s d ng c n ph i có ñ tin c y cao, ñ nh y ñ i v i ng n m ch, lo i tr tác ñ ng gi , có kh năng tác ñ ng nhanh và ch n l c c n thi t, có nghĩa là b o ñ m ch tác ñ ng các máy ng t cung c p cho nh ng b ph n s c . 5.4.2. M NG ðI N KÉO DÒNG ðI N 1 CHI U ð c tính ngoài c a ch nh lưu tr m ñi n kéo có th coi là tuy n tính khi dòng ñi n ch nh lưu ñ n 6Idñm. Trong ñó: Idñm: dòng ñi n ch nh lưu ñ nh m c c a t máy Liên quan ñ n ñi u ñó tính toán dòng ñi n c c ti u và c a ñ i c a ng n m ch ñư c thư c hi n theo các bi u th c khác nhau. Tr s tính toán dòng ñi n ng n m ch xác l p hi n v trí ngay c nh tr m ñi n kéo có th ñư c xác ñ nh theo công th c: MCA&T§K • 125
[( ] ) I nm max = 0,9.103 Pnm / U 2 [1 + 10 Pnm enm / ( NPdm )] −1 (5.41) Trong ñó: Inmmax: tr s tính toán c a dòng ñi n ng n m ch, kA; Pnm: công su t ng n m ch trên thanh cái dòng ñi n xoay chi u tr m ñi n kéo. MVA; U2: ñi n áp pha ñ nh m c c a dây qu n ch nh lưu máy bi n áp trong sơ ñ “sao – tam giác ngư c” v i ñi n kháng cân b ng ho c là ñi n áp dây trong sơ ñ c u 3 pha, V; enm: ñi n áp ng n m ch c a máy bi n th %; N: s lư ng t ch ng lưu m c song song trên cùng 1 thanh cái; Pñm: công su t ñ nh m c c a t ch nh lưu, Kw. Khi c t dòng ñi n ng n m ch b ng máy ng t tác d ng nhanh có hi u ng gi m (gi i h n) dòng ñi n làm cho dòng thư ng nh hơn giá tr tính toán ñư c xác ñ nh theo bi u th c (5.41). Th i gian t n t i dòng ñi n ng n m ch khi ng t nó b i máy ng t tác ñ ng nhanh kho ng 16..18 µ s. Cùng v i ch ñ ng n m ch s c trong m ng ñi n kéo thư ng xu t hi n tình hu ng v i các dòng ñi n quá t i, ví d , khi kh i ñ ng ñ ng th i m t s ñoàn tàu. Qui ñ nh c a máy ng t tác ñ ng nhanh thư ng ti p nh n m t m c ñ nào ñó mà v i m c ñ ñó s tác ñ ng c a nó t các dòng ñi n quá t i x y ra không thư ng xuyên. ð th c hi n ñư c ñi u ñó, ph i xác ñ nh dòng ñi n c c ñ i tính toán m ng ñi n kéo Ittmax, nó có th xu t hi n v i xác xu t cho phép xác ñ nh, còn dòng ñi n ñ t c a ng t Iñn l y b ng 1 s l n cao hơn dòng ñi n c c ñ i tính toán. ð ng th i dòng ñi n ñ t c a máy ng t c n ph i nh hơn tr s t i thi u c a dòng ñi n ng n m ch. ð i v i xe ñi n bánh s t và xe ñi n bánh hơi theo tiêu chu n c a Nga c n ph i th c hi n ñi u ki n: 0,85Inmmin ≥ Iñn ≥ 2IA+C (5–42) Trong ñó: 0,85: h s d tr IA: dòng ñi n trung bình c a ño n c n b o v c a lư i, A C: h ng s b ng 800A ñ i v i xe ñi n bánh hơi, 1000A ñ i v i toa cùng lo i c a xe ñi n bánh s t và 2000A ñ i v i toa c a xe ñi n bánh s t. Trong ñi u ki n (5.42) dòng ñi n c c ñ i tính toán (v ph i c a bi u th c), coi như b ng g p 2 l n dòng ñi n trung bình c a ñư ng dây v i b sung thêm h ng s C. Tr s Ittmax có th ñư c tìm theo ñ gi i ñ c bi t (hình5–10.a,b). Cho t n s tính toán λ ng t ñư ng dây trong tháng ho c λ , trong gi , theo ñ gi i xác ñ nh giá tr h s c c ñ i kmax ph thu c vào s lư ng máy trên khu ño n (ñư ng ñ t quãng). Theo tr s kmax tìm ñư c xác ñ nh dòng ñi n tính toán c c ñ i trong ñư ng dây. I tt max = I A k max (5–43) ð i v i v n t i ñư ng s t s d ng nh ng ñi u ki n dư i ñây trong ñi u ki n b o v ñư ng dây b ng máy ng t tác ñ ng nhanh. 126 • MCA&TðK
I nm min ≥ I tt max + 300 (5–44) coi d tr là 300A. Khi ch n dòng ñi n tác ñ ng c a thi t b b o v xu t phát t ñi u ki n: I tt max + 100 ≤ I dn ≤ I nm min − 200 (5–45) H s ñ nh y t i thi u kn l y b ng 1,5, h s ñ tin c y l y b ng kTC = 1,15–1,25. Dòng ñi n c c ñ i tính toán trong trư ng h p chung có th xác ñ nh b ng gi i tích trên cơ s các công th c c a phương pháp gi i tích t ng h p khi các ñoàn tàu các lo i khác nhau và cung c p 1 phía.   τ τ τ ( )   I tt max = ∑ I q nq 1 +  Z P ∑ I q nq k eq − 1  / ∑ I q nq  2 2 (5–46)    q=1    q =1 q −1 Trong trư ng h p cung c p 2 phía:    τ ( ) ∑ I q n q 1,33k eq − 1   2 2  Z P τ In q q     q −1 =∑ 1 + (5–47)  I tt max τ 2  ∑ q =1 I q nq   q =1   Trong ñó: Iq: dòng ñi n trung bình c a ñoàn tàu ch y d ng q nq: s lư ng trung bình các ñoàn tàu d ng q trên khu gian. Hình 5–10. Lưu ñ xác ñ nh dòng ñi n tính toán c c ñ i v i cung c p 1 phía (a); và cung c p 2 phía (b) MCA&T§K • 127
n: s lư ng tính toán t máy trên ño n cung c p trong gi c c ñ i (gi cao ñi m); kmax: h s c c ñ i.; λ và λ, : t n s tính toán ng t ñư ng dây trong tháng (tháng –1 ) và trong gi (gi –1) Hình 5–11. Sơ ñ thay th vòng ng n m ch khi cung c p 1 phía Ud0: ñi n áp không t i c a tr m; IH: dòng ñi n c a tr m ñi n kéo do các ñoàn tàu ch y trong các phân ño n không b s c ; IK3: dòng ñi n ng n m ch; ρ : ñi n tr trong c a tr m; R0, Rn: ñi n tr các ñư ng dây âm và dương (phi ñơ); Rk: ñi n tr lư i ti p xúc; RP: ñi n tr m ch ray; ∆U A : gi m ñi n áp tia l a; τ : s d ng ñoàn tàu; keq: h s hi u qu dòng ñi n ñoàn tàu lo i q; Z φ : hàm s xác xu t cho phép Pcp xu t hi n dòng ñi n tính toán c c ñ i ñư c xác ñ nh theo công th c kinh nghi m ( ) Z p = 5 lg 1 / Pcp − 1,4 − 0,6 (5–48) Tr s Pcp = 10–5 – 10–3 tương ng g n b ng t 1–2 ñ n 10–15 trư ng h p trong 1 tu n, khi dòng ñi n ñư ng dây vư t quá Ittmax. Chính xác hơn khi xác ñ nh tr s Ittmax là phương pháp mô hình mô ph ng, trong ñó có th tính t i nh ng ñ c ñi m c a ph t i dòng c a các d ng v n t i khác nhau. 128 • MCA&TðK
Tr s dòng ñi n nh c a ng n m ch có th tính theo sơ ñ thay th (hình 5–11). ð i v i vòng ng n m ch thành l p phương trình sau: U d 0 = (I H + I nm )(ρ + R0 ) + (R K + R P + Rd )I nm + ∆U TL (5–49) Trong ñó: Ud0: ñi n áp không t i c a tr m ñi n kéo, V; IH: dòng ñi n tr m ñi n kéo t các ñoàn tàu n m trên nh ng cung ño n không hư h ng c a tr m ñi n kéo, A; Inm: dòng ñi n ng n m ch, A; ρ : ñi n tr trong c a tr m ñi n kéo, Ω ; R0, Rd: ñi n tr c a ñư ng dây cung c p (dương và âm), Ω ; Rk, Rp: ñi n tr c a m ng ti p xúc và ray ño n ñư ng hư h ng t tr m ñi n kéo ñ n ñi m ng n m ch, Ω . ∆U TL : gi m áp t i tia l a, V. N u coi IH = NIñm, trong ñó N là s t máy làm vi c, Iñm– là dòng ñi n ñ nh m c c a 1 t máy tính ñ n ñ gi m có th c a ñi n áp cung c p cho tr m ñi n kéo ñ n p, %, ta nh n ñư c. U d 0 (1 − p / 100 − I dm N P = U dm (1 − p / 100 ) (5–50) Trong ñó: Uñm: ñi n áp ñ nh m c c a dòng ñi n ch nh lưu. Dòng ñi n ng n m ch [U dm (1 − p / 100) − NI dm R0 − ∆U TL ] I nm = (5–51) (ρ + R0 + Rd + R K + R P ) Trong tính toán ñ i v i giao thông thành ph trên m t ñ t có th không tính ñ n ph t i trên nh ng ño n không hư h ng và ñ gi m ñi n áp trên tia l a. ði n tr trong c a tr m: ρ = (U d 0 / I dm )A(eK /(100 N ) + S dm / S nm ) (5–52) Trong ñó: A: h s ñ c trưng cho ñ d c c a ñ c tính ngoài t ch nh lưu (ñ i v i sơ ñ c u 3 pha và v i cu n kháng cân b ng A = 0.5. Sñm: công su t ñ nh m c c a dây qu n sơ c p máy bi n áp ch nh lưu, KVA Snm: công su t ng n m ch trên thanh cái cu n cao áp, KVA. 5.4.3. M NG ðI N KÉO DÒNG ðI N XOAY CHI U ði n tr c a các phi ñơ so v i ñi n tr c a lư i ti p xúc là r t nh và khi tính toán nh ng dòng ñi n ng n m ch xa thư ng không tính ñ n. T ng tr c a m ch khi ng n m ch không tính ñ n ñi n tr tác d ng c a m ch ngoài và máy bi n th ñi n kéo ñư c xác ñ nh dư i d ng ph c s : MCA&T§K • 129
[ ] Z nm = (rek + νrap )lnm + j X S + X T / n + ( X ek + νx p )lnm . (5–53) Trong ñó: rek, xek: thành ph n tác d ng và ph n kháng tương ñương c a t ng tr m ng ti p xúc Ω /Km; rap, xp: thành ph n tác d ng và ph n kháng tương ñương c a t ng tr m ch ray; ν : h s tính t i nh hư ng song song c a nhóm; lnm: kho ng cách t tr m ñi n kéo ñ n ñi m ng n m ch, Km; j = − 1 : s nhân dùng ñ bi u th s ph c trên m t ph ng ph c; XS: ñi n kháng c a h th ng trư c l vào tr m ñi n kéo, Ω ; XT: ñi n kháng các máy bi n th tr m ñi n kéo; n: s lư ng các máy bi n th làm vi c. ði n kháng c a pha m ng ñi n phía ngoài X S = U Sdm / S nm 2 (5–54) Trong ñó: Usdm: ñi n áp ñ nh m c trên thanh cái tr m ñi n kéo, Kv; Snm: công su t ng n m ch trên ñ u vào tr m ñi n kéo, MVA; ð i v i máy bi n th thì tr kháng c a 1 pha X T = eK U Sdm /(100 S dm n) 2 (5–55) Trong ñó: eK: ñi n áp ng n m ch c a bi n th , %; Sdm: công su t ñ nh m c c a máy bi n th , MVA; Khi tính toán dòng ñi n ng n m ch coi ñi n áp trong m ng ti p xúc UTX = 26,3KV. Modun dòng ñi n ng n m ch: U TX 10 3 In = (5–56) [ ] 2 (reK + νr ) + X S + X T / n + ( X eK + νX P )l 22 2 l aP nm nm 5.5. DÒNG ðI N RÒ M CH ðƯ NG RAY 5.5.1. DÒNG ðI N RÒ VÀ CÁC TÍNH CH T N n ñư ng là v t d n dòng ñi n phân nhánh t m ch ñư ng ray. Dòng ñi n trong ñư ng ray m t ph n r nhánh xu ng ñ t và sau ñó l i tr v m ch ray. Ph n dòng ñi n r nhánh xu ng ñ t g i là dòng ñi n rò. N u g n ñư ng s t ñ t các công trình ng m b ng kim lo i thì m t ph n dòng ñi n rò ñi vào các công trình ng m; sau ñó t các công trình ng m l i ñi ra tr v ñ t và t ñ t tr v m ch ray. 130 • MCA&TðK
Trong m t m t c t nào ñó dòng ñi n không r nhánh xu ng ñ t, không t ñ t tr v ray g i m t c t ñó là trung tính. Trong m t c t trung tính ñi n th c a ray b ng ñi n th c a ñ t và có th coi ñi n th b ng không. T i nh ng ño n ñư ng s t, ñó dòng ñi n r nhánh t ray xu ng ñ t, ñư ng ray có ñi n th cao hơn ñi n th c a ñ t. Vùng như th c a ray g i là vùng anôt (vùng c c dương). Ph n m ch ray mà dòng ñi n t ñ t tr v có ñi n th th p hơn ñ t ñư c g i là vùng Katôt (vùng c c âm). Hi u ng sơn (song song) c a ñ t nh hư ng không l n ñ n t n th t ñi n áp t i c n ti p ñi n ñoàn tàu, song m t ph n không l n dòng ñi n kéo r nhánh t ray vào ñ t ñi ñ n các công trình ng m nên ăn mòn kim lo i t i các v trí ñi ra t các công trình ng m. Do thay ñ i liên t c ph t i ñi n kéo và v trí các ñoàn tàu, ñi n th c a m ch ñư ng ray ñ i v i ñ t cũng liên t c thay ñ i. T ng ño n riêng r c a m ch ray trong trư ng h p này có th là c c dương ho c c c âm ñ i v i ñ t. Trên hình v ñơn gi n là s bi n ñ i dòng ñi n rò trong ñ t và vào các công trình ng m (hình4–12), bên ph i t m t c t gi a là vùng An t c a m ch ray, ñó là ph n dòng ñi n t ray xu ng ñ t, bên trái là vùng Kat t trong ñó bi u di n dòng ñi n quay tr v ray. Ph n l n dòng ñi n kéo ñoàn tàu quay v ñi m n i dây cung c p âm theo m ch ray, ch có ph n nh r nhánh xu ng ñ t. Ph n không l n dòng ñi n kéo ñi ra theo ñư ng ray phía bên ph i ñoàn tàu chuy n ñ ng và ñư c tách kh i t ñi m ti p giáp. Ph n này c a dòng ñi n hoàn toàn ñi vào ñ t và quay tr v ñi m n i theo ñ t. M t ph n nào ñó c a dòng ñi n rò ñi theo ñ t vào các ñư ng ray bên trái ñi m ti p n i và quay tr v theo m ch ray t bên trái. T i ph n gi a c a ño n kh o sát ñ t m t c t trung bình c a m ng ñư ng ray. Trên các công trình ng m ñ t các vùng Kat t (dòng ñi n ñi vào công trình) và Anôt (dòng ñi n tr v ñ t) gi ng như chúng ñ t ñ i di n trong ray. Như th , g n ñi m n i ñư ng cáp v i ray là vùng Katôt trong ray, còn trong các công trình ng m – An t. S s p ñ t các vùng như th tương ng phân c c dương c a m ng ñi n kéo. Do ñó trên các công trình ng m cùng An t tương ñ i n ñ nh, còn vùng Kat t thay ñ i. Các công trình ng m c n ph i b o v trong vùng An t. Vì th coi ph n c c dương c a lư i ti p xúc trong ñó s n ñ nh tương ñ i các vùng An t s d dàng b o v . Hình 5–12. Sơ ñ dòng ñi n rò 1.Tr m ñi n kéo 2. Lư i ti p xúc 3. ðoàn tàu chuy n ñ ng 4. ðư ng ray 5. ð t 6. Công trình ng m MCA&T§K • 131
5.5.2. BI U ð ðI N TH M CH RAY ð th bi u di n ñi n th các ñi m khác nhau c a m ch ray ñ i v i ñ t g i là bi u ñ bi n th . Nh ng bi n ñ i như th trong bi u ñ s cho phép ñánh giá m t cách gián ti p dòng ñi n rò. Có nhi u y u t nh hư ng ñ n tính ch t c a bi u ñ ñi n th ,mà tính h t t t c các y u ñ ñó trong tính toán thì v lý thuy t là không th ñư c. ð gi i g n ñúng, ta xây d ng các ñ th ñi n th ñơn gi n mà trong tính toán dòng ñi n ñư ng ray ñư c xác ñ nh v i ñi u ki n không tính t i hi u ng sơn c a ñ t. Hình 5–13. Sơ ñ tính toán ñ xây d ng ñ th ñi n th khi ph t i phân b ñ u L: chi u dài khu ño n iP: tr s dòng ñi n ph t i phân b ñ u x: to ñ ñi m tính toán ∆U P : t n th t ñi n áp trong m ng ñư ng ray ∆U x : t n th t ñi n áp t i ñi m tính toán roP: ñi n tr m ch ray x0: hoành ñ m t c t trung bình ∆U ( p −3) x : ñi n th c a ray tương ng v i ñi n th không c a ñ t +S, –S: ñi n tích tương ng tr s dòng ñi n ñi và v y3, x1: tr c ph n nh m c ñi n th c a ñ t V i giao thông thành ph trong ñi u ki n kho ng cách không l n gi a các ñi m n i cáp và kho ng cách tho ñáng các ñư ng ray thì s rò r dòng ñi n xu ng ñ t là m t t l r t nh (m t vài ph n trăm) so v i dòng ñi n kéo. Hi u ng sơn c a ñ t nh hư ng không ñáng k ñ i v i t n th t ñi n áp trong ray, vì th có th coi ray cách ñi n hoàn toàn v i ñ t. V i gi thi t như v y có th nh n ñư c bi u th c tính toán ñơn gi n. Khi ph t i dòng ñi n phân b ñ u iP, A/m, trên ño n ñư ng ray v i chi u dài L, m, và ñi m n i ñ u ño n kh o sát là ñi m 0 (hình5–13) sơ ñ tính toán dòng ñi n theo 132 • MCA&TðK
chi u dài có d ng là d m chìa (công son). ði n tr c a m t ñơn v chi u dài m ch ray là r0P, Ω /m, dòng ñi n trong ray t kho ng cách x, m I x = iP ( L − x ) (5–57) T n th t ñi n áp ∆U x , V, trên ño n m ch ray chi u dài x, m, b ng: ∆U x = ∫ r0 P i P (L − x )dx x (5.58) 0 Tích phân bi u th c (5–58) nh n ñư c: ( ) ∆U x = i p r0 P Lx − x 2 / 2 (5.59) Khi x=L t công th c (5–58) nh n ñư c t n th t ñi n áp trên toàn b khu ño n m ch ray, V 1 ∆U P = iP r0 P L2 (5.60) 2 Nh n ñư c s ph thu c ∆U x (5–59) là phương trình Parabôn. Trên cơ s ph thu c này nh n ñư c hàm phân b ñi n th c a ñ t ϕ ñ. M c ñi n th c a ñ t trên ñ th ñư c xác l p b ng k các ñư ng ngang ϕ ñx1 song song tr c hoành kho ng cách 1/3(iPr0PL2) t g c to ñ . Tuy ñ ∆U ( p − d ) x bao g m gi a ñư ng k này và ñư ng parabôn nh n ñư c trư c ñó; t i m i m t c t x tương ng ñi n th c a ray t i m t c t này ñ i v i ñi n th b ng không c a ñ t. Bi u th c gi i tích ñ i v i ñ th ñi n th ng v i tr c ϕ ñx1 có d ng: ( ) ∆U P − d = iP r0 P Lx − x 2 / 2 − iP r0 P L2 / 3 (5.61) Cho bi u th c (5.61) b ng không và gi i phương trình nh n ñư c tương ng v i x, ta ñư c to ñ c a m t c t x0: ( ) x0 = 1 − 3 / 3 L (5.62) S ph thu c ∆U p − d vào to ñ x là ñ th ñi n th , nó cho phép xác ñ nh dòng ñi n rò r nhánh xu ng ñ t t ño n b t kỳ c a m ch ray. Dòng ñi n rò ph n cơ b n r nhánh xu ng ñ t m t c t x v i ño n dx t l thu n v i hi u ñi n th gi a ray và ñ t t i m t c t ∆U ( p−d ) x và t l ngh ch v i ñi n tr quá ñ rqñ gi a ray và ñ t, thì: dI Bl = (∆U ( p−d ) x / rqd )dx (5–63) Trong ñó rqñ–ñi n tr quá ñ b ng t ng ñi n tr ti p xúc gi a ray và ñ t và ñi n tr c a ñ t ch y dòng ñi n trên chi u dài 1 m ñư ng ray, Ω Dòng ñi n toàn ph n r nhánh xu ng ñ t trên ño n chi u dài x b ng,A: x dI Bl = ∫ (∆U ( p −d ) / rqd )dx (5–64) 0 MCA&T§K • 133
N u ñ t và n n ñư ng s t là có c u trúc ñ ng nh t, thì ñi n tr quá ñ rqñ là h ng s nào ñó ñ i v i ño n kh o sát, và có th ñưa ra ngoài d u tích phân, t c là x  I BLx =  ∫ ∆U p−d dx  / rqd (5.65)   0  Tích phân trong công th c (4.68) là di n tích gi i h n b i Parabôn, tr c x1 và tr c tung ∆U ( p− d ) x trong m t c t x. T i m t c t trung gian x0 dòng ñi n t ng r nhánh xu ng ñ t s là c c ñ i và có th làm tiêu chu n v nguy hi m trên ño n kh o sát. Vùng t x = x0 ñ n x = L là vùng An t c a m ch ray, còn vùng t x = 0 ñ n x = x0 là vùng Kat t. Trong ñi u ki n rqñ không ñ i trong ph m vi khu ño n, dòng r nhánh xu ng ñ t trong gi i h n vùng An t c a m ch ray, có th xác ñ nh ñư c theo bi u th c (5.68) I bl =  ∫ ∆U p − d dx / rqd  L   (5.66)  x0  Cũng như v y có th tìm ñư c dòng ñi n t ñ t quay tr v ray  x0  I bl = − ∫ ∆U p − d dx / rqd (5.67)   0  D u “–” trong công th c (5.67) ch dòng ñi n trong vùng kat t c a m ch ray ch y t ñ t v ray, có nghĩa có chi u ngư c l i v i dòng ñi n vùng An t. Tích phân trong các công th c (5.64), (5.65) có giá tr như nhau nhưng d u ngư c nhau. T ñó rút ra r ng các ñi n tích +S và –S c n ph i b ng nhau, t c m c ñi n tr ñ t (tr c x1) ñ n kho ng cách 1/3(iPr0PL2) t tr c x. Th c v y, kho ng cách này b ng 2/3 t tr c tung l n nh t c a Parabôn khi x = L và như th tr c x1 ñ m b o s b ng nhau c a di n tích âm và dương c a gi n ñ ñi n th . Cu i cùng bi u th c ñ xác ñ nh dòng ñi n rò trong m t c t trung tính có th nh n ñư c t công th c (5.64) sau khi thay giá tr ∆U p − d và x0 t các công th c (5.66) và (5.67). (1− 3 / 3)   ( ) I bl = − i p r0 p ∫ Lx − x 2 / 2 − L2 / 3 dx / rqd  (5–68)     0 Tích phân bi u th c này ta ñư c: ( ) I bl = i p rop L3 / 9 3rqd (5–69) Và cu i cùng khi tính t i công th c (5.67) I bl = k pp ∆U p L / rqd (5.70) Trong ñó: kpp: h s tương ng sơ ñ v i ph t i phân b d u Xem xét vi c xây d ng ñ th ñi n th trong trư ng h p ph t i t p trung t i ñi m cu i c a m ch ray. Ta xây d ng ñ th v i các gi thi t ñã nêu trên – không tính ñ n nh hư ng sơn c a ñ t. Dòng ñi n trong ray t i m t c t b t kỳ s b ng dòng ñi n ph t i t p 134 • MCA&TðK
trung (hình5–13). T n th t ñi n áp trên ño n chi u dài x, m là ∆U x = Ixr0 p . Khi x = L t n th t ñi n áp trên toàn khu ño n c a m ch ray là ∆U p = ILr0 p . T n th t ñi n áp trong ray ∆U x bi n ñ i theo qui lu t tuy n tính. ð nh n ñư c ñ th ñi n th c n xác ñ nh m c ñ ñi n th không c a ñ t. ðư ng ñi n th không c n ph i chia ñ th ñi n th làm 2 ph n b ng nhau v di n tích. ð th c hi n ñi u ñó tr c hoành c n ph i ñư c d ch chuy n song song v i ch nh nó m t kho ng cách ILrop/2. Bi u th c gi i tích ñ i v i sơ ñ ñi n th tương ng tr c m i ϕ ñx1 có d ng ∆U p − d = Irop x − (ir0 p ) / 2 . Tung ñ m t c t trung tính x0 ñó b ng L/2. Dòng ñi n rò t i m t c t trung tính ñư c tìm theo bi u th c (5.66), b ng: L/2 I bl = −( Ir0 p / rqd ) ∫ ( x − L / 2)dx (5–71) 0 Lâý tích phân bi u th c này ta nh n ñư c: I bl = Ir0 p L2 /(8rqd ) Và cu i cùng tương t v i bi u th c (5.67) I bl = K CH ∆U p L / rqd (5.72) Trong ñó: KCH: h s tương ng sơ ñ v i ph t i t p trung cu i ñư ng ray T các bi u th c (5.71) và (5.72) th y r ng dòng ñi n rò khi ph t i phân b ñ u cũng như ph t i t p trung t l thu n v i chi u dài c a khu ño n, t n th t ñi n áp trong ray và t l ngh ch v i ñi n tr quá ñ gi a ray và ñ t. Trong trư ng h p chung tính ch t c a ñ th ñi n th và quan h v i nó là trư ng c a dòng ñi n rò s ph c t p hơn, ñ c bi t khi m ch ray có c u trúc ph c t p và t o thành m t h th ng các vòng kín quan h v i nhau,mà chúng l i ñ u n i v i tr m ñi n kéo b i h th ng các ñư ng cáp âm cung c p. Câu h i ôn t p ,ki m tra ñánh giá chương 5. 1/V t li u làm dây ti p xúc cho giao thông ñi n có nh ng ñ c ñi m gì (c u t o ,kích thư c,các thông s cơ-ñi n ,..). 2/Phát nóng c a dây d n và các thông s liên quan ,ñánh giá nó./ 3/Gía tr ñi n áp chu n c a các lo i giao thông ñi n và t n th t ñi n áp ph thu c vào k t c u n n ñư ng . 4/Công su t ñ ng cơ b suy gi m ph thu c vào tính không ñ i x ng c a lư i ñi n ba pha .Nguyên nhân t o ra sóng hài ,và các sóng hài có th nào m ng lư i ñi n kéo . 5/Nguyên t c tính toán cung c p ñi n kéo trên cơ s l ch ch y tàu . MCA&T§K • 135
6/Tnh toán cung c p ñi n kéo b ng phương pháp ph t i dòng ñi n phân b ñ u . 7/Tnh toán cung c p ñi n kéo b ng phương pháp phân tích t ng h p . 8/Tính toán ng n m ch trong m ng ñi n kéo dòng ñi n m t chi u . 9/Tính toán ng n m ch trong m ng ñi n kéo dòng ñi n xoay chi u . 10/Dòng ñi n rò và bi u ñ ñi n th m ch ray . 136 • MCA&TðK