ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ f \ СТАНДАРТ \ ) РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ	ГОСТР 57670— 2017

СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Методика выбора основных параметров

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2017

Предисловие

1    РАЗРАБОТАН Акционерным обществом «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (АО «ВНИИЖТ»)

2    ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 45 «Железнодорожный транспорт»

3    УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 15 сентября 2017 г. № 1130-ст

4    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5    Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии не несет ответственности за патентную чистоту настоящего стандарта. Патентообладатель может заявить о своих правах и направить в Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии аргументированное предложение о внесении в настоящий стандарт поправки для указания информации о наличии в стандарте объектов патентного права и патентообладателе

Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации». Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе «Национальные стандарты», а официальный текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

© Стандартинформ, 2017

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ответствующих этим токам нагрузок К^(к), К₂{к) в долях номинальной мощности трансформатора рассчитывают по формулам:

*1 (*) = ^ном I 2 /₀пер<*> ⁺ 4tctW ^⁶⁰° I + S_H к_н]/(п_т S_T ном),    (8.21)

К₂(к) = [U_H0M I 2 i_0JCJ(k) - /_опер(Л) е^°° I - S_H k_H]l(n_T S_T H0M),    (8.22)

где l/_H0M — номинальное напряжение обмоток, L/_H0M = 27,5 кВ;

i_onep(k), i_0TCT(k) — числовые ряды токов в плечах тяговой подстанции, которые получают питание соответственно от опережающей и отстающей фазы напряжения системы внешнего электроснабжения, А;

S_H — мощность нетяговых и районных потребителей, кВ • А;

к_н — коэффициент, учитывающий несовпадение максимумов нагрузки на тягу поездов и нетяговых (районных) потребителей: к_н = 0,7; п_т — количество параллельно работающих трансформаторов;

S_T ном — номинальная мощность трансформатора, кВ • А.

Для каждого из числовых рядов нагрузок К^(к), К₂(к) по формулам (8.8)—(8.13), приведенным в 8.2.2, рассчитывают следующие параметры:

-    максимальные значения температуры масла в верхних слоях ^ _{м max}, t₂ м тах, °С;

-    максимальные температуры наиболее нагретой точки обмоток ^ _HHTmax, t₂ ННттах’ °С-

-    наибольшие средние значения нагрузок за период времени 1 мин. К_{1 тах 1}, К₂ тах 1;

-    наибольшие средние значения нагрузок за период времени 10 мин. К_{1 тах 10}, К₂ тах 10-Выбор количества и мощности трансформаторов осуществляют согласно 8.2.3 при наибольших

значениях нагрузок К_{тах 1}, К_{тах 10} и максимальных температур f_{M max}, f_{HHT max}, °C, вычисленных по формулам:

^max 1 ^{= max}(K_{1 max 1}, K₂ max -|), K_{max 10} = max^ _{max 10}, K₂ max 10),    (8.23)

max ^{- max}(^i м max’ ^2 м max)’ ^hht max ^{- max}(^i hht max’ ^2 hht max)-    (8-24)

8.2.6    Для тяговых подстанций переменного тока 2 х 25 кВ значения нагрузки К(к) однофазного трансформатора в долях его номинальной мощности вычисляют по данным числового ряда /_ТК(А), А, токов в секции расщепленной вторичной обмотки, подключенной к сборным шинам питающих линий контактной сети, как показано на рисунке Б.З (приложение Б), по формуле

K(k) = 2U_H0M\I_JK(k)\/(n_0J S_OThom)’    (8-25)

где 1/_ном — номинальное напряжение секции обмотки, (7_Н0М = 27,5 кВ;

п_от — количество параллельно работающих трансформаторов в данном плече тяговой подстанции;

S_OTHOM — номинальная мощность трансформатора, кВ • А.

8.2.7    Значения нагрузки К(к) автотрансформатора системы тягового электроснабжения переменного тока 2 х 25 кВ в долях его номинальной мощности рассчитывают по формуле

K(k) = 2U_H0M\i_A(k)\/S_AjH0M,    (8.26)

где 1/_ном — номинальное вторичное напряжение автотрансформатора, (7_Н0М = 27,5 кВ;

1_А(к) — числовой ряд токов в обмотке, подключенной к питающему проводу тяговой сети, А;

^SAT ном — номинальная мощность автотрансформатора, кВ ■ А.

9 Выбор номинального тока на выходе и количества статических преобразователей для системы тягового электроснабжения

9.1 При выборе параметров статических преобразователей для системы тягового электроснабжения постоянного тока определяют показатели их рабочего режима по данным числового ряда значений тока I_d(k), А, на выходе статических преобразователей, полученного в результате электрических расчетов с заданным шагом по времени АТ, мин.

10

ГОСТ P 57670—2017

9.2    Наибольшее эффективное значение тока статических преобразователей для системы тягового электроснабжения 7_dЭф зо, А, за время усреднения 30 мин. рассчитывают по формуле

^эф зо = ™^х, [sum*/2(*)Ш_ср, м_с = 30/ДТ,    (9.1)

/ = 1 ... М_к - М_с, к = i... i + М_с,

где М_к— количество элементов числового ряда токов IJ.k).

Наибольшие средние значения TOKa/_dmax Tcj, А, за периоды длительности T_q, мин, соответствующие допустимым нагрузкам K_dflon Tcj относительно номинального тока _ном, А, установленным в технических условиях завода — изготовителя преобразователей, рассчитывают по формуле

^Jd max Tcj = ^max, [sum_kI_d(k)/M_cj], M_q = T_cJ/AT,    (9.2)

/ = 1 ... M_k- M_q, k = i... i + M_cj.

9.3    Максимальный требуемый TOK/_dmax, А, статических преобразователей для системы тягового электроснабжения рассчитывают по формуле

^Jd max ^{= max} (^!d эф 30 > ^Jd max Tcj^{1 K}d доп Tcj) ■    (⁹    ■³)

Требуемое количество п_п и номинальный ток _ном, А, на выходе статических преобразователей для системы тягового электроснабжения выбирают по условию

^пп ^d ном — ^d max ■    (9-4)

9.4    При несоблюдении условия (9.4) принимают один из следующих вариантов повышения нагрузочной способности тяговой подстанции:

-    выбирают статический преобразователь для системы тягового электроснабжения с большим номинальным током;

-    увеличивают количество статических преобразователей для системы тягового электроснабжения того же номинального тока.

Для принятого варианта выполняют вновь электрические расчеты и проверяют нагрузочную способность преобразовательных трансформаторов по 8.1.

10 Выбор номинального тока коммутационных аппаратов и трансформаторов тока

10.1    Номинальный ток коммутационного аппарата и трансформатора тока выбирают по максимальному значению рабочего тока при длительности его усреднения 20 мин.

Расчеты максимального рабочего тока проводят для схем и режимов системы тягового электроснабжения, при которых коммутационные аппараты и трансформаторы тока имеют наибольшую нагрузку:

-    при подключении резервирующего силового оборудования;

-    в ремонтных и послеаварийных режимах.

Выбор номинального тока коммутационных аппаратов и трансформаторов тока в питающей линии выполняют как при нормальном режиме, так и при наибольшем возможном количестве секций контактной сети, которые могут быть подключены к данной питающей линии в условиях эксплуатации.

Коммутационные аппараты в питающих линиях распределительного устройства 3,3 кВ выбирают на одно и то же значение номинального тока, принятого по наибольшему рабочему току из рассчитанных значений для всех питающих линий.

10.2    Для определения максимального рабочего тока в качестве первичного показателя режима коммутационного аппарата и трансформатора тока из массива результатов электрических расчетов выбирают числовой ряд с заданным шагом по времени АТ, мин, токов 1_в(к), А, той ветви расчетной схемы, которая соответствует электрической цепи данного устройства:

-    питающей линии/ф(/с);

-    на выходе статических преобразователей для системы тягового электроснабжения /_d(/c);

11

-    в выводах а, b трехфазного трансформатора тяговой подстанции переменного тока соответственно I_a(k), 1_ь{к)\

-    в выводах секций расщепленной обмотки однофазных трансформаторов, подключенных к сборным шинам питающих линий контактной сети, 7_тк1 (/с), /_тк2М (см. рисунок Б.З, приложение Б);

-    в выводах автотрансформатора системы тягового электроснабжения переменного тока 2 х 25 кВ

1_к(к).

10.3 Для данного числового ряда токов 1_в(к), А, рассчитывают наибольшее среднее за период Т_с = 20 мин значение рабочего тока /_{в тах 20}, А, по формуле

⁷в max 20 = ^тах/ [sum_kI_B(k)/M_c], М_с = TJAT,    (10.1)

i = *\ ... М_к-М_с, k = i...i+M_c,

где М_к — количество элементов числового ряда токов 1_в(к).

Для числовых рядов I_a(k), 1_ь(к) по формуле (10.1) рассчитывают соответствующие токи /_{а тах 20}, 1_Ь тах 20, А, из которых выбирают наибольшее значение /_{в тах 20}.

10.4 По ГОСТ 2585-81 (пункт 1.2) для выключателей постоянного тока, по ГОСТ Р 52565-2006 (пункт 5.1) для выключателей переменного тока, по ГОСТ Р 52726-2007 (подраздел 5.1) для разъединителей переменного тока выбирают номинальное значение тока/_ном, А, при котором выполняется условие

Лном — ⁷в max 20 ■

11 Выбор номинального тока отключения выключателей

11.1    Общие положения

11.1.1    Номинальный ток отключения выключателя выбирают, исходя из максимального значения тока короткого замыкания в главной цепи выключателя.

11.1.2    При электрических расчетах определяют токи /_{в кз} в ветвях схемы системы тягового электроснабжения, в которых находятся проверяемые выключатели, при следующих режимах короткого замыкания:

-    на сборных шинах распределительных устройств 3,3; 27,5 и 2 х 27,5 кВ для выключателей в цепи выпрямленного напряжения тяговой подстанции постоянного тока и в выводах трансформаторов тяговых подстанций переменного тока;

-    в точке присоединения питающей линии тяговой подстанции и поста секционирования к контактной сети для выключателя этой линии.

11.1.3    При расчетах учитывают максимальное количество трансформаторов и статических преобразователей для системы тягового электроснабжения, которое допускается к параллельной работе на тяговой подстанции.

11.1.4    Для двухпутной и многопутной межподстанционных зон расчеты короткого замыкании в точке присоединения питающей линии к контактной сети выполняют при отключенном выключателе соседней питающей линии (при ее наличии), присоединенной к той же секции контактной сети.

11.1.5    Токи электроподвижного состава, а также устройства регулирования выпрямленного напряжения на тяговых подстанциях постоянного тока не учитывают.

11.1.6    Для определения тока короткого замыкания в режимах и при условиях, указанных в 11.1.2— 11.1.5, составляют расчетную схему системы тягового электроснабжения из схем замещения ее элементов, приведенных в приложении Б.

Режимы короткого замыкания следует рассчитывать на ЭВМ методом контурных токов или методом узловых напряжений, приведенном в В.З (приложение В).

Для однопутных и двухпутных участков при одинаковых параметрах тяговой сети путей токи короткого замыкания в цепях выключателей допускается рассчитывать по приближенным формулам, приведенным в 11.2.

ГОСТ P 57670—2017

Содержание

1    Область применения.................................................................1

2    Нормативные ссылки.................................................................1

3    Термины и определения..............................................................2

4    Общие положения...................................................................2

5    Выполнение тяговых расчетов.........................................................5

6    Выполнение электрических расчетов....................................................6

7    Выбор расстояния между смежными тяговыми    подстанциями...............................6

8    Выбор мощности и количества силовых трансформаторов..................................7

9    Выбор номинального тока на выходе и количества статических преобразователей для системы

тягового электроснабжения.............................................................10

10    Выбор номинального тока коммутационных аппаратов и    трансформаторов тока..............11

11    Выбор номинального тока отключения выключателей....................................12

12    Выбор марки, сечения и количества проводов контактной сети, проводов и кабелей

питающих, отсасывающих и шунтирующих линий...........................................17

13    Выбор марки, сечения и количества проводов сборных и соединительных шин распределительных устройств тяговых подстанций и линейных устройств системы тягового

электроснабжения....................................................................20

Приложение А (рекомендуемое) Методика тяговых расчетов при выборе основных параметров

систем тягового электроснабжения..........................................23

Приложение Б (справочное) Схемы замещения элементов систем тягового электроснабжения

и определение их параметров..............................................30

Приложение В (рекомендуемое) Определение параметров рабочего режима систем тягового

электроснабжения на основе моделирования графика движения поездов..........38

Приложение Г (рекомендуемое) Метод расчета температуры нагрева и допустимого длительного

тока проводов контактной сети и воздушных линий............................45

Библиография........................................................................47

Для тех путей межподстанционной зоны, для которых хотя бы одно из указанных условий не выполнено, выбирают контактную сеть с проводами большего сечения, меньшего сопротивления и/или с большим количеством проводов.

12.1.3    Проверку проводов контактной сети по нагреванию проводят для каждого пути межподстанционной зоны с использованием числовых рядов токов 1ф_р{к), А, рассчитанных с заданным шагом по времени АТ, мин, для питающих линий р тяговых подстанций, которые подключены к контактной сети данного пути в межподстанционной зоне.

Для каждого провода / в участке контактной сети вблизи места присоединения питающей линии р рассчитывают допустимый ток/_ДОП(, А, методом, приведенным в Г.2 (приложение Г).

Вычисляют результирующий допустимый ток/_{доп кс}, А, контактной сети по формуле

^доп кс ^— С^доп /^ф)’ i~ ^ ■■■ М_п,    (12.4)

где ai — доля тока в проводе /, метод расчета которой приведен в Б.2.1 и Б.2.2 (приложение Б);

М_п — количество проводов в данном участке контактной сети.

Определяют лимитирующий провод, которым является тот, для которого отношение /_доп , /сс,-в формуле (12.4) имеет наименьшее значение.

Для каждого значения из числового ряда токов 1ф_р{к) рассчитывают ток 1{к), А, лимитирующего провода по формуле

1{к) = а_т1ф_р{к),    (12.5)

где а_/л — доля тока в лимитирующем проводе.

По значениям числового ряда токов 1(к) рассчитывают соответствующий числовой ряд t_np(k), °С, температур нагрева лимитирующего провода методом, приведенным в Г.1 (приложение Г).

На основе числового ряда температур t_np(k) рассчитывают наибольшую среднюю температуру лимитирующего провода t_np max Тс, °С, за время усреднения Т_с, мин, в соответствии с таблицей 2 по формуле

^fnp max Тс = ^max, t^sum/c ^fnpW^/MJ. ^Мс = ^Гс^/ДГ-    (¹²-⁶)

i = *\ ... М_к-М_с, k = i...i+M_c,

где М_к — количество элементов числового ряда температур t_np(k).

Из наибольших средних температур t_npmaxTc лимитирующих проводов в участках контактной сети р выбирают максимальное значение /_{п max} Тс, °С, по формуле

^fnmaxrc^=maxp^npmax7c]-    О²-⁷)

Полученная в итоге расчетов максимальная температура /_{п max} Тс должна быть не выше допустимого значения, приведенного для соответствующего типа провода в таблице 2.

Если указанное условие не выполнено, то для данного пути межподстанционной зоны выбирают контактную сеть с проводами большего сечения и/или с большим количеством проводов.

12.1.4    На вновь электрифицируемом участке железной дороги в пределах одной и той же межподстанционной зоны следует на всех путях применять одинаковое количество и сечение проводов контактной сети, выбранные по наибольшему значению температуры /_{п тах} Тс.

12.2 Выбор сечения и количества проводов питающих, отсасывающих

и шунтирующих линий

12.2.1    Количество и сечение проводов в питающих, шунтирующих и отсасывающих линиях выбирают по условию допустимого нагрева в соответствии с требованиями перечисления б) 4.1.3.

Выбор сечения и количества проводов питающей линии выполняют по наибольшей температуре нагрева проводов, рассчитанной как при нормальном режиме, так и при наибольшем возможном количестве секций контактной сети, которые могут быть подключены к данной питающей линии в условиях эксплуатации.

12.2.2    Расчет температуры нагрева проводов шунтирующих линий и питающих проводов системы тягового электроснабжения переменного тока 2 х 25 кВ выполняют по формулам (12.5)—(12.7), приведенным в 12.1.3, с использованием тех же числовых рядов токов 1ф_р(к) соответствующих питаю-

18

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СИСТЕМЫ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ

Методика выбора основных параметров

The railway track power supply systems.

The methods of selecting fundamental parameters

Дата введения — 2018—05—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на системы тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3 кВ, переменного тока напряжением 25 и 2 х 25 кВ при скорости движения поездов на электротяге до 250 км/ч и устанавливает методику выбора основных параметров этих систем.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 839-80 Провода неизолированные для воздушных линий электропередачи. Технические условия

ГОСТ 2585-81 Выключатели автоматические быстродействующие постоянного тока. Общие технические условия

ГОСТ 4775-91 Провода неизолированные биметаллические сталемедные. Технические условия

ГОСТ 6962-75 Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений ГОСТ 7746-2015 Трансформаторы тока. Общие технические условия ГОСТ 11677 Трансформаторы силовые. Общие технические условия

ГОСТ 14209-85 Трансформаторы силовые масляные общего назначения. Допустимые нагрузки ГОСТ 16772-77 Трансформаторы и реакторы преобразовательные. Общие технические условия

ГОСТ 32697-2014 Тросы контактной сети железной дороги несущие. Технические условия ГОСТ 32895 Электрификация и электроснабжение железных дорог. Термины и определения ГОСТ Р 51559 Трансформаторы силовые масляные классов напряжения 110 и 220 кВ и автотрансформаторы напряжением 27,5 кВ для электрических железных дорог переменного тока. Общие технические условия

ГОСТ Р 52002 Электротехника. Термины и определения основных понятий ГОСТ Р 52565-2006 Выключатели переменного тока на напряжения от 3 до 750 кВ. Общие технические условия

ГОСТ Р 52719 Трансформаторы силовые. Общие технические условия

ГОСТ Р 52726-2007 Разъединители и заземлители переменного тока на напряжение свыше 1 кВ и приводы к ним. Общие технические условия

ГОСТ Р 55647-2013 Провода контактные из меди и ее сплавов для электрифицированных железных дорог. Технические условия

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по

Издание официальное

техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3    Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 32895, ГОСТ Р 52002, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    максимальный режим системы внешнего электроснабжения: Режим работы электроэнергетической системы, питающей тяговые подстанции, при котором в ней включено максимально возможное количество генераторов, трансформаторов и линий электропередачи.

3.2    пакет поездов: Два и более следующих один за другим поездов с заданным наименьшим интервалом на электротяге.

3.3    час интенсивных перевозок: Период времени суток, в котором движение поездов обусловливает максимальную нагрузку системы тягового электроснабжения.

3.4    расчетная масса (поезда): Среднее арифметическое значение массы всех поездов, включая пассажирские, обращающихся на каждом пути участка за одни сутки в среднем за год.

3.5    участок с преимущественно пассажирским движением: Участок, на котором количество пассажирских поездов составляет более 60 % общего количества поездов в сутки и для которого поезд расчетной массы относят к категории пассажирских поездов.

3.6    участок с преимущественно пригородным движением: Участок, на котором количество пригородных поездов составляет более 60 % общего количества поездов в сутки.

3.7    участок со смешанным движением: Участок, на котором количество пассажирских и пригородных поездов или количество грузовых поездов находится в интервале от 40 до 60 % общего количества поездов в сутки.

4    Общие положения

4.1    Основные требования

4.1.1    Основными параметрами систем тягового электроснабжения являются:

-    расстояние между смежными тяговыми подстанциями;

-    мощность и количество силовых трансформаторов, а также автотрансформаторов системы тягового электроснабжения переменного тока 2 х 25 кВ;

-    номинальный ток на выходе и количество статических преобразователей для системы тягового электроснабжения;

-    номинальный ток коммутационных аппаратов и трансформаторов тока;

-    номинальный ток отключения выключателей;

-    марка, сечение и количество проводов контактной сети, проводов и кабелей питающих, отсасывающих и шунтирующих линий;

-    марка, сечение и количество проводов сборных и соединительных шин тяговых подстанций и линейных устройств системы тягового электроснабжения.

4.1.2    Значения основных параметров, кроме расстояний между тяговыми подстанциями, выбирают из номинальных рядов, установленных стандартами на соответствующую продукцию.

Для продукции, в отношении которой стандарты не разработаны, допустимые значения перегрузки по току и времени усреднения принимают по техническим условиям.

4.1.3    При выборе основных параметров систем тягового электроснабжения принимают следующие допустимые значения расчетных величин:

а) для напряжения на токоприемнике электроподвижного состава в соответствии с таблицей 1;

2

Таблица 1 —Допустимые минимальные значения напряжения на токоприемнике электроподвижного состава

Напряжение Значение напряжения, В, при системе тягового электроснабжения Время усреднения 7"с, мин, расчетного значения напряжения постоянного тока переменного тока (действующее значение) 1 Наименьшее По ГОСТ 6962-75 (пункт 2) — 2 Расчетный уровень наименьшего напряжения при скорости движения поездов до 160 км/ч вкпюч. По Правилам [1] (пункт 2 приложения № 4) 3 3 Расчетный уровень наименьшего напряжения при скорости движения пассажирских поездов св. 160 до 250 км/ч вкпюч. 2900 24 000 1

б) для температуры нагрева проводов контактной сети, питающих проводов системы тягового электроснабжения переменного тока 2 х 25 кВ, проводов питающих, отсасывающих и шунтирующих линий в соответствии с таблицей 2;

Таблица 2 — Допустимая температура нагрева проводов тяговой сети

Тип провода Допустимая температура нагрева, °С Время усреднения Гс, мин, расчетного значения температуры Контактные из меди и ее сплавов По ГОСТ Р 55647-2013 (раздел 9) 20 Несущие тросы из меди и ее сплавов По ГОСТ 32697-2014 (раздел 9) 1 Многопроволочные биметаллические сталемедные По ГОСТ 4775-91 (пункт 4.3) Медные кроме контактных проводов и несущих тросов, алюминиевые и сталеалюминиевые По ГОСТ 839-80 (пункт 5а.2) 20

в) для тока и/или температуры нагрева каждого из элементов системы тягового электроснабжения с учетом установленных для данного элемента норм допустимых перегрузок по току и времени усреднения.

4.1.4    Температуру нагрева проводов по перечислению б) 4.1.3 рассчитывают при температуре окружающего воздуха 40 °С, скорости ветра 1 м/с в поперечном направлении относительно провода и интегральной поверхностной плотности потока солнечного излучения 900 Вт/м².

4.1.5    Проверку контактной сети по температуре нагрева проводов выполняют как при нормальной схеме, так и при раздельном питании путей с отключенными постами секционирования и пунктами параллельного соединения контактной сети при их наличии.

4.1.6    Параметры контактной сети системы тягового электроснабжения постоянного тока выбирают с учетом износа контактных проводов, равного 15 % площади полного сечения.

4.1.7    Мощность системы внешнего электроснабжения принимают для максимального режима ее работы.

4.2 Исходные данные и порядок выбора основных параметров

4.2.1 В качестве исходных данных для выбора основных параметров принимают:

а)    координаты расположения станций, продольный профиль и план пути, допустимые скорости движения поездов на участке;

б)    количество грузовых, пассажирских и пригородных поездов в сутки по каждому пути двухпутных и многопутных участков или по обоим направлениям движения для однопутных участков;

в)    массы поездов всех категорий, серии и количество секций электровозов или моторных вагонов в поездах;

г)    наименьший межпоездной интервал в пакетах поездов различных категорий;

3

д)    график движения поездов или количество поездов в час интенсивных перевозок;

е)    распределение категорий поездов по путям для многопутных участков.

4.2.2    Выбор основных параметров осуществляют по результатам тяговых и электрических расчетов. Параметры следует выбирать, как правило, без учета режима рекуперации за исключением случаев, когда рекуперативное торможение на участках с затяжными спусками применяют для обеспечения безопасности движения поездов.

4.2.3    Тяговые расчеты производят в соответствии с параметрами, заданными в перечислениях а), в), е) 4.2.1, при движении в обоих направлениях следующих поездов:

-    пассажирских и пригородных;

-    грузовых наибольшей массы из заданных по перечислению в) 4.2.1;

-    грузовых расчетной массы.

4.2.4    Электрические расчеты выполняют с учетом изменения потребления тока из контактной сети электроподвижным составом при его перемещении по участку в соответствии с графиком движения поездов, заданным согласно перечислению д) 4.2.1, который математически моделируют с использованием результатов тяговых расчетов.

4.2.5    При отсутствии данных по перечислению д) 4.2.1 принимают расчетные графики движения поездов, указанные в 4.2.5.1—4.2.5.6.

4.2.5.1 На двухпутных и многопутных участках в направлении наибольшего электропотребления принимают пакет из Л/_ич1 поездов расчетной и наибольшей массы, проложенный спустя не менее 8 ч от начала графика движения с заданным в соответствии с перечислением г) 4.2.1 интервалом J_p, мин. До и после пакета прокладывают поезда расчетной массы в количестве Л/_с1 - Л/_ич1 с интервалом , мин, который вычисляют по формуле

1440-7 -7

j    ич    тех

ич1

где Т_ич — продолжительность периода интенсивных перевозок, мин: Т_ич = 60 мин, если не задано иное значение;

Т_тех — продолжительность суточного бюджета времени, выделяемого для производства плановых ремонтно-строительных работ на сооружениях железнодорожной инфраструктуры: Т_тех = 150 мин, если не задано иное значение;

Л/_с1 — количество поездов в сутки на данном пути.

Количество поездов Л/_ич1 в пакете определяют как ближайшее целое к значению, рассчитанному по формуле

"_т, = Т_тН_р-1.    (4-2)

Количество поездов наибольшей массы в пакете, если таких менее 5 % общего количества поездов в сутки, принимают равным одному, если от 5 до 25 % — два поезда, более 25 % — три поезда.

4.2.5.2    На двухпутных и многопутных участках в обратном направлении принимают все поезда расчетной массы в количестве Л/_с2, заданном в сутки для данного пути, с интервалом J₂ = 1,4 J_p, но не менее 11 мин.

4.2.5.3    На однопутных участках принимают частично-пакетный график движения при пропуске пакета из трех поездов расчетной и наибольшей массы с заданным интервалом J_p в направлении наибольшего электропотребления и при скрещении этого пакета со встречными поездами расчетной массы на всех раздельных пунктах с путевым развитием.

4.2.5.4    В случае одинакового электропотребления по железнодорожным путям или направлениям движения в расчетном графике движения поездов рассматривают отдельно пакеты поездов по каждому железнодорожному пути или направлению движения.

4.2.5.5    На участках с преимущественно пассажирским движением и на участках со смешанным движением грузовых и пассажирских поездов в расчетном графике движения поездов учитывают пакеты грузовых и пассажирских поездов.

4.2.5.6    На участках с преимущественно пригородным движением расчетный график движения поездов формируют с учетом количества пар пригородных поездов в час интенсивных перевозок.

4.2.6    Выбранные согласно требованиям 4.1 значения основных параметров проверяют на соответствие требованиям 4.1 для вынужденного режима работы системы тягового электроснабжения при условии пропуска одного поезда расчетной массы по каждому железнодорожному пути межподстанци-онной зоны.

ГОСТ P 57670—2017

Вынужденный режим системы тягового электроснабжения соответствует отключению каждой из тяговых подстанций (по одной) при введенных в работу резервирующих трансформаторах и статических преобразователях для системы тягового электроснабжения на тяговых подстанциях соседних с отключенной.

Параметры системы тягового электроснабжения переменного тока 2 х 25 кВ проверяют дополнительно для вынужденного режима при отключении отдельно каждого из автотрансформаторных пунктов при всех включенных тяговых подстанциях.

При вынужденных режимах работы систем тягового электроснабжения расчетный уровень наименьшего напряжения согласно таблице 1 принимают по нормам Правил [1] (пункт 2 приложения № 4), допустимым в исключительных случаях.

4.2.7 В случае невыполнения требований 4.1 выбранные значения основных параметров системы тягового электроснабжения корректируют и для их проверки повторно производят электрические расчеты.

5 Выполнение тяговых расчетов

5.1    Тяговые расчеты при выборе основных параметров систем тягового электроснабжения проводят для определения электрической нагрузки контактной сети в различных точках железнодорожного участка в зависимости от профиля и плана пути, характеристик электроподвижного состава, массы поезда и параметров состава вагонов, а также режима ведения поезда и напряжения в контактной сети.

5.2    В результате тяговых расчетов получают следующие основные параметры:

-    зависимости от времени координат положения поезда на участке и токов, потребляемых элек-троподвижным составом из контактной сети, с равномерным шагом по времени АТ, мин, согласно 6.4;

-    расходы электроэнергии (при переменном токе полные и активные) и время хода поезда по перегонам участка.

5.3    Результирующие параметры, перечисленные в 5.2, рассчитывают на основе решения дифференциальных уравнений движения поезда, выраженных формулами:

dv/dt = С [F_K(v) - B_T(v) - W₀(v) - Щ]/т_п,    (5.1)

dl/dt = Ct v,    (5.2)

I₃ = I₃(v),    (5.3)

ускорение (замедление) поезда, км/(ч • мин);

ускорение или замедление поезда при удельной силе 1 Н/т: £ = 0,2038 км/(ч скорость движения поезда, км/ч;

тяговая характеристика электроподвижного состава по данным завода-изготовителя, кН; зависимость силы торможения поезда от скорости, кН; основное сопротивление движению поезда, кН; дополнительное сопротивление движению от уклона и от кривой, кН; масса поезда, т;

приращение координаты, км/мин;

коэффициент, учитывающий размерность времени:    =    1/60;

ток, потребляемый из контактной сети электроподвижным составом поезда, А; токовая характеристика электроподвижного состава по данным завода-изготовителя, А.

5.4    Методика расчета результирующих параметров, перечисленных в 5.2, на основе интегрирования уравнений (5.1)—(5.3) в конечных приращениях приведена в приложении А.

Допускается использование других методов и способов интегрирования уравнений движения поезда при условии, что их результаты соответствуют 5.2.

5.5    В расходах электроэнергии и в токовой нагрузке контактной сети учитывают мощность собственных нужд электроподвижного состава, а для пассажирских поездов — также мощность, расходуемую на освещение, отопление и кондиционирование воздуха в вагонах.

5.6    При тяговых расчетах учитывают:

-    остановки на станциях, обусловленные технологией работы железнодорожного участка;

-    постоянно действующие предупреждения об ограничении скорости движения поездов;

-    перегоны, на которых при движении поезда используют подталкивающие локомотивы.

5

6    Выполнение электрических расчетов

6.1    Электрические расчеты выполняют для определения показателей, характеризующих режимы работы устройств тягового электроснабжения, по условиям соответствия которых нормативным значениям согласно 4.1.3 осуществляют выбор основных параметров систем тягового электроснабжения.

К этим показателям относят:

-    токи в силовом оборудовании, коммутационных аппаратах, сборных шинах распределительных устройств тяговых подстанций и линейных устройств, в питающих, отсасывающих и шунтирующих линиях, проводах контактной сети;

-    температуры нагрева проводов контактной сети, элементов силовых трансформаторов и автотрансформаторов системы тягового электроснабжения переменного тока 2 х 25 кВ;

-    напряжения на сборных шинах питающих линий контактной сети тяговых подстанций и на токоприемниках электроподвижного состава.

6.2    Расчеты значений параметров режима, перечисленных в 6.1, производят посредством моделирования графика движения поездов, который формируют на основе результатов тяговых расчетов и исходных данных, приведенных в 4.2.1,4.2.5.

6.3    В результате расчетов получают:

-    числовые ряды значений токов и напряжений в отдельные моменты времени с равномерным шагом по времени АТ, мин, при фиксированном в эти моменты расположении поездов на участке;

-    наибольшие, наименьшие и усредненные за заданные периоды времени значения токов, напряжений и температур на основе обработки данных числовых рядов.

6.4    Значение шага АТ по времени выбирают не более:

-    при системе тягового электроснабжения постоянного тока — 0,5 мин;

-    при системах тягового электроснабжения переменного тока — 1,0 мин;

-    при наличии поездов со скоростями движения свыше 160 км/ч при всех системах тягового электроснабжения — 0,25 мин.

6.5    Уравнения, связывающие параметры систем тягового электроснабжения с искомыми параметрами режима, составляют на основе расчетных электрических схем этих систем.

Расчетные схемы системы тягового электроснабжения формируют из схем замещения тяговых подстанций и устройств тяговой сети, приведенных в приложении Б.

6.6    В расчетной схеме участка, на котором осуществляют проверку основных параметров системы тягового электроснабжения, учитывают смежные межподстанционные зоны, при их наличии, на границах этого участка.

6.7    Параметры режима расчетной схемы рекомендуется определять методом контурных токов или узловых напряжений с использованием электронных вычислительных машин (ЭВМ).

Допускается применять другие методы расчета электрических схем, обеспечивающие рациональное использование ресурсов ЭВМ в части способов хранения и обработки промежуточных результатов вычислений.

6.8    Порядок действий при расчетах параметров рабочего режима систем тягового электроснабжения на основе моделирования графика движения поездов приведен в приложении В.

7    Выбор расстояния между смежными тяговыми подстанциями

7.1    Расстояния между смежными тяговыми подстанциями определяют при проектировании, исходя из необходимости выполнения требований, установленных в разделе 4. Рекомендуется принимать эти расстояния не более приведенных в 7.2, 7.3.

7.2    Для железнодорожных линий, электрифицированных на постоянном токе, наибольшее расстояние между тяговыми подстанциями выбирают в зависимости от годовой приведенной грузонапряженности Г_пр, млн т • км брутто/км, которую вычисляют по формуле

Г_пр = 3,65-10-⁴ sum_f(/V_cfm_pf),    (7.1)

где N_cf — количество грузовых и пассажирских поездов, включая пригородные, в средние сутки года по каждому пути ^двухпутных и многопутных участков или по направлениям движения для однопутных участков; rrip_f — расчетная масса поезда на пути f или на данном направлении движения, т.