Click here to load reader

ELEKTRI ČNE ŽELJEZNICE - – frequently ... i radovi/Proracun_elektricnih_prilika.pdf · PDF fileop Ća razmatranja • simulacija elektri Čne vu Če - programska implementacija

  • View
    3

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of ELEKTRI ČNE ŽELJEZNICE - – frequently ... i...

  • ELEKTRINE ELJEZNICE(Proraun elektrinih prilika)

    ELEKTRINE ELJEZNICE(Proraun elektrinih prilika)

    Nositelj: Prof.dr.sc. Ivo Uglei, dipl.ing. D236

    Poslijediplomski doktorski studij

  • OPA RAZMATRANJA

    SIMULACIJA ELEKTRINE VUE - PROGRAMSKA IMPLEMENTACIJA

    ELEKTROVUNI PRORAUN

    ELEKTRINE LOKOMOTIVE

    5/3/20112

    ELEKTRINE LOKOMOTIVE

    ELEKTROMOTORNI VLAKOVI

    PRORAUN KRATKOG SPOJA PRI RADIJALNOM I PARALELNOM POGONU EVP

  • Simulator elektrine vue - programska implementacijaSimulator elektrine vue - programska implementacija

    3Izgled prozora simulatora kretanja vlaka

  • Ulazni podaciUlazni podaci

    Ulazna datoteka

    4Uzduni profil pruge

  • Profil pruge ulazni podatakProfil pruge ulazni podatak

    5

  • Rezultati simulatora elektrine vueRezultati simulatora elektrine vue

    Rezultati prorauna ispisuju se u datoteku zadanu u glavnom prozoru programa a pregled podataka moemo uiniti upotrebom programa Excel.

    Rezultati koji se upisuju u izlaznu datoteku su:Vrijeme [s]Preeni put [m]Elektrina djelatna snaga [MW]

    6

    Elektrina djelatna snaga [MW]Elektrina jalova snaga [Mvar]Trenutna brzina [km/h]Model vonje

  • Izlazni rezultati simulatora elektrine vueIzlazni rezultati simulatora elektrine vue

    Rezultati prorauna simulatora:

    Brzina, djelatna i prividna snaga elektromotornog vlaka EMV 6111 na pruzi Podsused Tv. - Samobor - Bregana

    70

    75

    80

    85

    90

    95

    100

    105

    110

    115

    2.0

    2.5

    3.0

    (MW

    ), (

    MV

    A)

    Brzina

    P

    S

    Prvi dio izlazne datoteke

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    70

    6:00 6:01 6:02 6:03 6:04 6:05 6:06 6:07 6:08 6:09 6:10 6:11 6:12 6:13 6:14 6:15 6:16 6:17 6:18

    Vrijeme

    brz

    ina

    (km

    /h)

    0.0

    0.5

    1.0

    1.5

    (MW

    ), (

    MV

    A)

    Grafiki prikaz rezultata

  • Izlazni rezultati simulatora elektrine vueIzlazni rezultati simulatora elektrine vue

    Brzina, djelatna i prividna snaga teretnog vlaka (2000 t)Brzina, djelatna i prividna snaga teretnog vlaka (2000 t)

    Brzina, djelatna i prividna snaga teretnog vlaka (1000 t)

  • Izlazni rezultati simulatora elektrine vueIzlazni rezultati simulatora elektrine vue

    Brzina, djelatna i prividna snaga putnikog vlaka (330 t)Brzina, djelatna i prividna snaga putnikog vlaka (330 t)

    Brzina, djelatna i prividna snaga putnikog vlaka (700 t)

  • Primjena simulatora elektrine vuePrimjena simulatora elektrine vue

    Ovisnost djelatne i prividne snage o usponu pruge pri konstantnoj brzini

    Krivulja ovisnosti potronje energije elektromotornog vlaka o usponu pruge

    Ovisnost potronje energije vlaka o usponu pruge za razliite brzine

    2.5

    3.5

    4.5

    5.5

    6.5

    7.5

    8.5

    9.5

    10.5

    11.5

    12.5

    0 5 10 15 20 25 30

    uspon pruge ()

    Po

    tro

    nja

    en

    erg

    ije (

    kWh

    )

    70 km/h

    80 km/h

    90 km/h

    100 km/h

  • Primjena simulatora elektrine vuePrimjena simulatora elektrine vue

    Ovisnost djelatne i prividne snage o radijusu krivine pri konstantnoj brzini

    Krivulja ovisnosti potronje energije elektromotornog vlaka o radijusu krivine

    Ovisnost potronje energije vlaka o radijusu krivine za razliite brzine

    2.5

    2.7

    2.9

    3.1

    3.3

    3.5

    3.7

    3.9

    4.1

    0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

    radijus krivine (m)

    Po

    tro

    nja

    en

    erg

    ije (

    kWh

    )

    70 km/h

    80 km/h

    90 km/h

    100 km/h

  • Elektrovuni proraunElektrovuni proraun

    Ulazni podaci

    Simulirator kretanja

    vlaka

    Konfiguriranje

    mree

    Unos podataka o

    EVP-u

    Pregled vlakova

    Baza ulaznih podataka

    Provjera voznog

    reda

    Proraun

    Vrijeme prorauna,

    korak prorauna

    Formiranje

    elektrine mree

    Proraun

    elektrinih prilika

    Elektrovuni proraun

    Dijagram toka za Elektrovuni proraun

  • Formiranje elektrine mreeFormiranje elektrine mree

    Potrebni podaci:- maksimalni vozni red;- vremenski interval i korak prorauna;- podaci o EVP-u;- duljine krakova napajanja; - ZKM (impedancija KM) i Qbat (snaga kompenzacijskih baterija);- Pvl(t), Qvl(t) i svl(t).

  • Formiranje elektrine mreeFormiranje elektrine mree

    Prvo se provjerava, u odreeno vrijeme t, da lipojedini vlak vozi. Ako vlak vozi u to vrijemeotvori se njegova datoteka i nae podatak oudaljenosti od EVP-a i djelatnoj i jalovoj snazikoju uzima iz kontaktne mree u danomtrenutku. Na taj nain se dobiju svi vlakovi koji e"uestvovati" u formiranju el. mree.

    14

    Svaki vlak je u danom trenutku jedno voriteelektrine mree.

    Kada se odredi koliko se stvarno vlakovanalazi na lijevom i desnom kraku napajanjavri se sortiranje po njihovoj udaljenosti odreferentne EVP-e. Na taj nain se dobijupotroaka vorita el. mree u trenutku t.

  • Matematiki model za proraun el. prilikaMatematiki model za proraun el. prilika

    Osnova za proraun je rjeavanje matrine jednadbe:

    [ ] [ ] [ ]VYI =[I] vektor injektiranih struja u voritima KM;[V] vektor napona vorita;[Y] matrica admitancije vorita.[Y] matrica admitancije vorita.

    cri,i

    ri

    ci

    n

    ij1j

    crj,i

    rj

    ri

    n

    ij1j

    ccj,i

    cj

    ci

    ci y)VV(y)VV(y)VV(I ++=

    =

    =

    U sustavu 25 kV, za KM od n vorita, mogu se za i-to vorite napisatislijedee jednadbe:

  • Elektrovuni proraunElektrovuni proraun

    [ ] [ ] [ ]VYI =

    Osnovu za proraun ini metoda vorita:

    Gauss-ova metoda (FORWARD BACKWARD)

    16

  • Elektrovuni proraunElektrovuni proraun

    Krakovi napajanja EVP Delnice

    EVP

    Delnice

    8,18 km PSN LokvePSN Skrad 13,18 km

    Profil pruge

  • Elektrovuni proraunElektrovuni proraun

    Maksimalni dvosatni grafikon vonje za napajanje EVP Delnice

  • Rezultati elektrovunog proraunaRezultati elektrovunog prorauna

    Prividna snaga

    10

    15

    20

    25

    30

    S (

    MV

    A)

    Optereenje EVP Delnice prividnom snagom

    0

    5

    22:00 22:10 22:20 22:30 22:40 22:50 23:00 23:10 23:20 23:30 23:40 23:50 0:00

    Vrijeme

  • Rezultati elektrovunog proraunaRezultati elektrovunog prorauna

    Prividna srednja 15 min snaga

    4

    5

    6

    7

    8

    S (

    MV

    A)

    Optereenje EVP Delnice prividnom srednjom 15 min. snagom

    0

    1

    2

    3

    22:00 22:10 22:20 22:30 22:40 22:50 23:00 23:10 23:20 23:30 23:40 23:50 0:00

    Vrijeme

  • Rezultati elektrovunog proraunaRezultati elektrovunog prorauna

    Djelatna snaga

    8

    10

    12

    14

    16

    18

    P (

    MW

    )

    Optereenje EVP Delnice djelatnom snagom

    0

    2

    4

    6

    22:00 22:10 22:20 22:30 22:40 22:50 23:00 23:10 23:20 23:30 23:40 23:50 0:00

    Vrijeme

  • Rezultati elektrovunog proraunaRezultati elektrovunog prorauna

    Jalova snaga

    10

    15

    20

    25

    Q (

    MV

    Ar)

    Optereenje EVP Delnice jalovom snagom

    0

    5

    22:00 22:10 22:20 22:30 22:40 22:50 23:00 23:10 23:20 23:30 23:40 23:50 0:00

    Vrijeme

  • Rezultati elektrovunog proraunaRezultati elektrovunog prorauna

    Napon kraka napajanja (PSN Skrad)

    20

    21

    22

    23

    24

    25

    26

    27

    28

    29

    30U

    (kV

    )

    Napon kraka napajanja prema PSN Skrad

    15

    16

    17

    18

    19

    22:00 22:10 22:20 22:30 22:40 22:50 23:00 23:10 23:20 23:30 23:40 23:50 0:00

    Vrijeme

    U elektrovunom proraunu su koritene vrijednosti za Umin1 (plava linija) i Umin2 (crvena linija).

  • Dozvoljene tolerancije napona KMDozvoljene tolerancije napona KM

    Prema normi EN 50163 definirane su slijedee vrijednosti i dozvoljene tolerancije napona za 25 kV, 50 Hz elektrovuni sustav:

    Un = 25 kV - nazivni napon kontaktne mree,Umin1 = 19 kV - trajno dozvoljeni minimalni napon kontaktne mree,Umin2 = 17,5 kV - trenutno dozvoljeni minimalni napon kontaktne mree,Umax1 = 27,5 kV - trajno maksimalni napon kontaktne mree,Umax2 = 29 kV - maksimalni napon kontaktne mree (t

  • Rezultati elektrovunog proraunaRezultati elektrovunog prorauna

    Struja prema PSN Skrad

    600

    800

    1000

    1200

    I (A

    )

    Struja napojnog voda

    0

    200

    400

    22:00 22:10 22:20 22:30 22:40 22:50 23:00 23:10 23:20 23:30 23:40 23:50 0:00

    Vrijeme

  • Rezultati elektrovunog proraunaRezultati elektrovunog prorauna

    Potronja elektrine energije

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    E (

    MW

    h)

    Potronja elektrine energije EVP Delnice od 6 do 8 sati

    0

    1

    2

    22:00 22:10 22:20 22:30 22:40 22:50 23:00 23:10 23:20 23:30 23:40 23:50 0:00

    Vrijeme

  • Rezultati elektrovunog proraunaRezultati elektrovunog prorauna

    Faktor snage

    0,4

    0,5

    0,6

    0,7

    0,8

    0,9

    1,0

    Lam

    bd

    a

    Faktor snage EVP Delnice

    0,0

    0,1

    0,2

    0,3

    22:00 22:10 22:20 22:30 22:40 22:50 23:00 23:10 23:20 23:30 23:40 23:50 0:00

    Vrijeme

  • Proraun zagrijavanja je proveden za najnepovoljniji sluaj (100 mm2 +120 mm2) uz istroenost kontaktnog vo