電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)ThePowerSupplySystem緒論我們國家的鐵路發(fā)展大致分為三個階段：一、電氣化鐵路的組成電氣化鐵路的牽引動力是電力機車，它本身不帶能源(非自己性)，必須從外部電源和牽引供電系統(tǒng)獲得電能。電氣化鐵路除了一般的鐵路線路、車站、通訊、信號等設(shè)施外，還包括特殊的牽引供電系統(tǒng)、電力機車以及相應(yīng)的運行、維修和管理單位(供電段、電力機務(wù)段、電力調(diào)度及其主管部門)。

蒸汽牽引—蒸汽機車(燒煤)內(nèi)燃牽引—內(nèi)燃機車(柴油)電力牽引—電力機車(電能)二、我國電氣化鐵路發(fā)展概況1.電流制與額定電壓根據(jù)電流形式：

直流制:主要用于城市軌道交通，額定電壓有1500V和750V。交流制低頻單相交流制:()目前已不采用。工頻單相交流制:主要用于大運量、重載的鐵路運輸，額定電壓為25kV，廣泛采用。2.發(fā)展概況國外:1881年巴黎有軌電車1895年美國直流制電車600V1897年德國電氣化鐵路我國：1961年寶鳳線(寶雞—鳳州)第一條電氣化鐵路1986年大秦線(大同—秦皇島)第一條開行重載單元雙線電氣化鐵路1995年干武線(干塘—武威)第一條沙漠電氣化鐵路1997年廣深線(廣州—深圳)第一條準(zhǔn)高速電氣化鐵路平均時速160公里2002年秦沈線(秦皇島—沈陽)第一條高速客運專線最高時速318公里3.牽引供電系統(tǒng)設(shè)施的發(fā)展(1)牽引供電系統(tǒng)向電力機車供電的方式直接供電方式(DF)Directfeeding帶回流線的直接供電方式(DN)自耦變壓器供電方式(AT)Auto-Transformer吸流變壓器供電方式(BT)Booster-Transformer(2)牽引變電所主變壓器的主結(jié)線型式Y(jié)N,d11接線—廣泛應(yīng)用于DF和BT方式單相V,V接線斯科特(Scott)—廣泛應(yīng)用于AT方式Y(jié)N,d11,d1三相結(jié)線等等。(3)斷路器：少油、多油、SF6、真空斷路器。(4)繼電保護(5)接觸網(wǎng)懸掛方式(6)調(diào)度方式(7)檢測技術(shù)4.電力機車的發(fā)展三、電氣化鐵路的優(yōu)越性與存在的問題1.優(yōu)越性：重載、快速、大容(運)量、節(jié)約能源、經(jīng)濟效益好、無污染。2.存在的問題：對沿線通信線路有干擾。四、主要內(nèi)容(一)電力系統(tǒng)及牽引供電系統(tǒng)概述(二)牽引變電所1.主變壓器的結(jié)線方式2.主變器的容量計算和選擇3.供電方式和供電回路4.變電所換相聯(lián)接5.牽引變電所電壓損失(三)牽引網(wǎng)1.牽引網(wǎng)阻抗2.牽引網(wǎng)電壓損失3.牽引網(wǎng)電壓改善的方法(四)牽引網(wǎng)對通信線路的影響專業(yè)課與基礎(chǔ)課的差別：1.工程應(yīng)用和理論性2.精確與粗略3.邏輯推理與模糊推理第一章

供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理與電力機車的相關(guān)知識§1.1電電力系統(tǒng)與與電氣化鐵鐵道供電系系統(tǒng)一、構(gòu)成1.電力系系統(tǒng)—是一一個包括發(fā)發(fā)電廠、輸輸電(線)、變電、、配電、用電裝置的的完整工作作系統(tǒng)。牽引變電所所:把電力力系統(tǒng)供應(yīng)應(yīng)的電能變變換成適合合電力機車車牽引要求的電能能。饋電線:連連接牽引變變電所和接接觸網(wǎng)的導(dǎo)導(dǎo)線。它將將牽引變電電所變換后的電能能送到接觸觸網(wǎng)。接觸網(wǎng):是是一種懸掛掛在軌道上上方，沿軌軌道敷設(shè)的的、和鐵路路軌頂保持一定距距離的輸電電網(wǎng)。通過過電動車組組的受電弓弓和接觸網(wǎng)的滑動動接觸，牽牽引電能就就由接觸網(wǎng)網(wǎng)進入電動動車組，從而驅(qū)驅(qū)動牽引電電動機使列列車運行。。軌道:在非非電牽引情情形下只作作為列車的的導(dǎo)軌。在在電力牽引引時，軌道除仍具具有導(dǎo)軌功功能外，還還需要完成成導(dǎo)通回流流的任務(wù)。因此，，電力牽引引的軌道，，需要具有有良好的導(dǎo)導(dǎo)電性能?；亓骶€:是是連接軌道道和牽引變變電所的導(dǎo)導(dǎo)線。通過過回流線把把軌道中的回路路電流導(dǎo)入入牽引變電電所的主變變壓器。牽引網(wǎng):通通常將接觸觸網(wǎng)、饋電電線、鋼軌軌回路(包包括大地)和回流線稱為牽牽引網(wǎng)。牽引變電所所和牽引網(wǎng)網(wǎng)構(gòu)成牽引引供電系統(tǒng)統(tǒng)。專用高壓輸輸電線路和和牽引供電電系統(tǒng)稱為為電氣鐵路路供電系統(tǒng)統(tǒng)。牽引變電所所一次側(cè)的的供電方式式：(1)單邊邊供電：電電能由一個個方向送來來(2)兩邊邊供電：就就是牽引變變電所的電電能由電力力系統(tǒng)中兩兩個方向的發(fā)電廠廠送來。(3)環(huán)形形供電：若若干個發(fā)電電廠、地方方變電所通通過高壓輸輸電線連接成環(huán)形形的電力系系統(tǒng)，牽引引變電所處處于環(huán)形電力系統(tǒng)統(tǒng)的一段環(huán)環(huán)路之中。。二、電力系系統(tǒng)的參數(shù)數(shù)和短路容容量1.電力系系統(tǒng)參數(shù)(1)發(fā)電電機次暫態(tài)電抗抗：指突然短短路時發(fā)電電機表現(xiàn)出出來的電抗抗的初始值值。同步發(fā)電機機在電力系系統(tǒng)中，相相當(dāng)于一個個電勢與電電抗串聯(lián)的的有源支路路。在發(fā)生生短路時，，有一個過過渡過程，，突然短路路的瞬間為為，，稱稱為次暫態(tài)態(tài)電抗。過渡過程反反映出來的的為，，稱稱為暫態(tài)電電抗；達(dá)到到穩(wěn)態(tài)時，，為同步電電抗。。通常在供電電系統(tǒng)短路路分析和計計算中，由由于本身分分析的是次次暫態(tài)過程程，并且關(guān)關(guān)心的是短短路電流最最大值，所所以總是以以次暫態(tài)電電抗作為同同步發(fā)電機機的電抗進進行分析計計算。負(fù)序電抗：對負(fù)序電電流表現(xiàn)出出來的電抗抗。(2)變壓壓器短路阻抗：以雙繞組組變壓器為為例，當(dāng)一一個繞組接接成短路，，另一個繞繞組中產(chǎn)生生額定電流流時所加的的電壓叫短短路電壓，，常以額定定電壓的百百分?jǐn)?shù)表示示，此時表表現(xiàn)出來的的阻抗為短短路阻抗。。特點：(1)電抗抗百分值與與其阻抗電電壓百分值值相相等等。(2)單相相變壓器與與三相變壓壓器電抗百百分值相同同。(3)三相相變壓器和和接成三相相的單相變變壓器，其其負(fù)序電抗抗和正序電電抗相等。。(4)三繞繞組變壓器器的等值電電抗還與高高、中、低低壓繞組的的排列有關(guān)關(guān)。三繞組變壓壓器中通常常給出短路路電壓百分分值為：，是指一繞繞組開路，，另外兩繞繞組按雙繞繞組變壓器器關(guān)系得到到的。若以分分別別表示三繞繞組變壓器器高、中、、低壓的短短路電壓百百分值，則則有：聯(lián)立得：排列方式不不同，繞組組間漏抗不不同，其短短路電壓也也不同。(3)輸電電線的常用用參數(shù)架空輸電線線電抗主要要與線路長長度有關(guān)，，與截面積積、電壓等等級關(guān)系不不關(guān)。單位位長度電抗抗：d—三相導(dǎo)線線相互間的的距離，距距離不等時時取--導(dǎo)線的的等效半徑徑。2.短路容容量電力系統(tǒng)的的短路容量量是選擇牽牽引變電所所110kV開關(guān)設(shè)設(shè)備所必須須的，也是是估計電力力系統(tǒng)的負(fù)負(fù)荷能力的的重要依據(jù)據(jù)。它主要是指指電力系統(tǒng)統(tǒng)在牽引變變電所進線線點(通常常稱負(fù)載點點)短路時時的短路容容量。把電力系統(tǒng)統(tǒng)元件的電電抗歸算到到同一基準(zhǔn)準(zhǔn)容量(100MVA)便可可由等效發(fā)發(fā)電機原理理，得出電電力系統(tǒng)到到進線點的的總電抗的的標(biāo)么值。。§1.2牽引變電所所一、概述我國現(xiàn)行的的牽引變電電所供電方方式絕大多多數(shù)為三相相-兩相制制式。對于三相YN,d11或V,v接線的牽引引變電所，，次邊兩相相電壓的相相別是原邊邊三個相(或線)電電壓三中取取二的某種種組合；而而對于平衡衡變壓器，，經(jīng)變壓器器的變換，，次邊形成成大小相等等而相位相相互垂直的的兩相電壓壓。從廣義角度度上講，牽牽引變壓器器原次邊之之間除了有有電壓的變變換外，還還有電流和和阻抗變換換，可稱為為系統(tǒng)變換換。通過這種變變換，可以以獲得變換換到一次側(cè)側(cè)的牽引變變壓器、牽牽引負(fù)荷的的等值電路路模型，或或變換到二二次側(cè)的電電力系統(tǒng)、、牽引變壓壓器的等值值電路模型型。二、三相YN,d11接線牽牽引變電所所目前在三相相牽引變電電所中大多多采用的是是110KV油浸風(fēng)風(fēng)冷式變壓壓器，該牽牽引變壓器器的接線采采用YN,d11標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)結(jié)組組。1.原理電路圖圖及展開圖圖a.原理電電路圖（）內(nèi)符號表示示端子號，，大寫為原邊邊，小寫為為次邊其中繞組(ax)，(cz)為負(fù)荷相繞繞組；繞組(by)為自由相繞繞組b.展開圖圖為分析的直直觀與方便便，更常見使用用YN,d11接線線牽引變壓器器的展開圖圖。畫展開圖有有如下約定定：(1)為施施工和運行行安全起見見，統(tǒng)一規(guī)定次次邊繞組的的(c)端端子接鋼軌軌和地；(2)原、、次邊對應(yīng)應(yīng)繞組相互互平行；(3)原、、次邊每相相繞組的同同名端放在在同一側(cè)；；由此，先畫畫次邊，后后畫原邊，，可作出展展開圖。(4)畫成成“，，””形式式如約定次邊邊繞組的(a)端子放在圖圖左邊，(b)端子放在圖圖右邊，則則得展開圖圖(圖1),反之則得展展開圖(圖2)圖1圖2簡單講就是是：對于原邊：：電壓U首首端為正尾尾端為負(fù)；；電流I首首端流入，，尾端流出出。對于次邊：：電壓U首首端為正尾尾端為負(fù)；；電流I首首端流出，，尾端流入入。2.電壓、電流流相量的規(guī)規(guī)格化定向向在牽引供電電系統(tǒng)分析析中，對所所有牽引變變壓器均采采用規(guī)格化化定向。規(guī)格化定向向的具體含含義：(1)原邊繞組電電壓、電流流采用電動動機慣例定定向，即牽牽引變壓器器從電力系系統(tǒng)吸收電電能。(2)次邊繞組電壓壓、電流采用用發(fā)電機慣例例定向，即牽牽引變壓器是是次邊負(fù)荷的的電源。(3)負(fù)荷吸收正功功率。就某一YN,d11接線牽引變電電所而言，規(guī)規(guī)格化定向還還應(yīng)注意以下下兩條：(1)原邊繞組電壓壓與實際進線線電壓相別一一致；(2)次邊繞組按同同名端與原邊邊繞組電壓一一致；通常，完成電電壓定向后(先原邊，后次次邊)，先標(biāo)次邊電電流，再標(biāo)原原邊電流。這種方法不僅僅方便于單個個變電所的電電氣分析，也也方便多個變變電所的相量量圖和相量分分析。下標(biāo)確定原則則：(1)電流、電壓相相量的下標(biāo)表表示其實際相相別，與繞組組端子號無關(guān)關(guān)。(2)臂負(fù)荷的電壓壓相別與其對對應(yīng)的工作繞繞組相別一致致。+-+-+-+-+-+-次邊電壓、電電流相量圖：：將負(fù)荷端口電電壓相比較，，引前120°者稱為引前前相；；另一為滯后相相；；另一端口(無無負(fù)荷)為自自由相。。(以為為參考相量)，分別別表示負(fù)荷La、Lb的功率因數(shù)角角。3.繞組電流與負(fù)負(fù)荷端口電流流的關(guān)系仍以上圖所示示電路進行討討論。電力系系統(tǒng)的電源電電壓和短路阻阻抗、牽引變變壓器的繞組組漏抗歸算到到二次側(cè)的等等值電路如圖圖：(假設(shè)電力系統(tǒng)統(tǒng)三相電壓正正序?qū)ΨQ，阻阻抗平衡)ZS—電力系統(tǒng)總總電抗折算到到次邊ZT—變壓器短路路阻抗視負(fù)荷La、Lb為電流源(替替代定理)，，應(yīng)用疊加原理理：(1)僅有A相作用時,即作作用，令，，做出出等值電路。。②①②①①②(2)同理：：僅有B相作作用時，即作作用用，令作作出等值電電路?？傻茫?、共同同作用時現(xiàn)假設(shè):Ia=Ib=I，可畫出YN,d11變壓器次邊邊三相繞組電電流相量圖：：36.8°36.8°，選為為基基準(zhǔn)相量36.8°36.8°結(jié)論：由以上分析可可知(當(dāng)兩負(fù)荷端端口電流大小小相等時):(1)兩負(fù)荷相繞組組電流相等，，等于供電臂臂負(fù)荷電流的的2.65/3；(2)自由相繞組電電流是兩負(fù)荷荷相繞組電流流的1/2.65，即0.378倍，等于供電電臂負(fù)荷電流流的1/3。(3)兩負(fù)荷相繞組組稱為重負(fù)荷荷相繞組(又稱臂繞組或或接地相繞組組)，自由相繞組組稱為輕負(fù)荷荷相繞組(又稱非接地相相繞組)。4.YN,d11歸算算到負(fù)荷端口口的等值電路路模型5.YN,d11變壓壓器額定利用用率變壓器額定利利用率K定義義為K=(額定輸輸出容量/額額定容量)X100%以歸算到負(fù)荷荷端口的等值值電路模型為為例，分析可得K=75.6%6.備用方式式有移動備用和和固定備用兩兩種。1.根據(jù)所給給三相YN,d11結(jié)線線牽引變電所所的原理圖畫畫出其展開圖圖，并按規(guī)格格化定向標(biāo)出出原次邊電壓壓、電流以及及負(fù)荷端口電電流、電壓。。2.以引前相相電壓為基準(zhǔn)準(zhǔn)，計算次邊邊繞組電流。。3.畫出次邊邊繞組電流、、電壓相量圖圖，負(fù)荷端口口電流相量圖圖。兩供電臂負(fù)荷荷功率因數(shù)相相同，均為三、單相牽引引變電所單相牽引變電電所純單相牽引變變電所V,v接線牽牽引變電所牽引變電所裝裝設(shè)兩臺單相相結(jié)線牽引變壓壓器，作V,v接線。V,v接線牽牽引變壓器原原邊接入電力系統(tǒng)統(tǒng)的兩個線電電壓。次邊各有一端端分別接到牽牽引側(cè)的兩相母母線上，各有有另一端與軌道及及接地網(wǎng)連接接。1.原、次邊邊電流關(guān)系2.額定利用用率當(dāng)Iab=Ibc=Ie時，額定輸出容量量：S=IabUe+IbcUe=2UeIe額定容量：S=2UeIe所以，K=100%3.跨相供電電當(dāng)一臺變壓器器因故停電時時，另一臺變變壓器必須跨跨相供電，即即兼供左右兩兩邊供電分區(qū)區(qū)的牽引網(wǎng)。。4.優(yōu)、缺點點四、三相--兩相牽引變變電所1.概述：這種牽引變電電所中變壓器器為三相—兩兩相平衡變壓壓器。在電力系統(tǒng)中中對稱和平衡衡是有區(qū)別的的：平衡““0序””，即無“0序分量”稱稱為平衡，否否則為不平衡衡對稱““負(fù)負(fù)序”，即無無“負(fù)序分量量”稱為對稱稱，否則為不不對稱而電氣化鐵道道牽引負(fù)荷通通過特定接線線的牽引變壓壓器不會在電電力系統(tǒng)中產(chǎn)產(chǎn)生“0序分分量”，但通通常都會造成成負(fù)序分量。。因此，從三三相系統(tǒng)看，，牽引負(fù)荷是是平衡而不對對稱的。也正正因因為為這這個個特特點點，，電電氣氣化化鐵鐵道道正正常常運運行行時時不不考考慮慮““0序序””，，只只考考慮慮負(fù)負(fù)序序，，又又把把對對稱稱變變壓壓器器稱稱為為平平衡衡變變壓壓器器，，目目的的都都是是消消除除或或削削弱弱負(fù)負(fù)序序。。由兩兩臺臺單單相相變變壓壓器器構(gòu)構(gòu)成成。。變壓壓器器的的原原邊邊繞繞組組聯(lián)聯(lián)成成倒倒T形形接接入入三三相相電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)，，副副邊邊繞繞組組聯(lián)聯(lián)成成相相位位差差為為90°的的V形形，，公公共共端端接接地地和和鋼鋼軌軌，，兩兩個個開開口口端端分分別別接接入入接接觸觸網(wǎng)網(wǎng)相相鄰鄰的的兩兩區(qū)區(qū)段段，，相相鄰鄰兩兩接接觸觸網(wǎng)網(wǎng)對對地地電電壓壓相相位位不不同同，，故故相相鄰鄰兩兩接接觸觸網(wǎng)網(wǎng)區(qū)區(qū)段段必必須須用用分分相相絕絕緣緣器器斷斷開開。。2.Scott變變壓壓器器結(jié)結(jié)線線牽牽引引變變電電所所(1)原原、、次次邊邊電電壓壓關(guān)關(guān)系系及及變變比比關(guān)關(guān)系系(M)座座變變壓壓器器的的繞繞組組原原邊邊接接入入電電力力系系統(tǒng)統(tǒng)AB相相(線線電電壓壓)，，(T)座座變變壓壓器器繞繞組組原原邊邊一一端端接接(M)座座繞繞組組的的中中點點D，，另另一一端端接接入入C相相。。分析析：：以原原邊邊相相電電壓壓為為參參考考相相量量，，則則：：(T)座座原原邊邊電電壓壓為為：：(M)座座原原邊邊繞繞組組匝匝數(shù)數(shù)是是(T)座座的的，，而而副副邊邊匝匝數(shù)數(shù)相相等等()。。(M)座座變變壓壓器器變變比比(T)座座變變壓壓器器變變比比:由于于(M)與與(T)兩兩變變壓壓器器原原邊邊電電壓壓的的關(guān)關(guān)系系對對應(yīng)應(yīng)于于等等邊邊三三角角形形底底邊邊和和高高的的關(guān)關(guān)系系，，故故通通常常稱稱M座座為為底底變變壓壓器器，，T座座為為高高變變壓壓器器。。(2)原原、、次次邊邊電電流流關(guān)關(guān)系系列寫寫電電流流和和磁磁勢勢平平衡衡關(guān)關(guān)系系式式：：原邊邊電電流流：：若副副邊邊兩兩相相牽牽引引負(fù)負(fù)荷荷電電流流相相等等時時，，且且M、、T兩兩供供電電臂臂功功率率因因數(shù)數(shù)相相等等時時，，以為為參參考相相量：：列磁勢勢平衡衡方程程：將代代入入得：：結(jié)論：：在M、、T兩兩供電電臂負(fù)負(fù)荷電電流大大小相相等、、功率率因數(shù)數(shù)相等等的條條件下下，Scott牽引引變壓壓器原原邊三三相電電流大大小相相等，，相位位互差差120°，即即原邊邊三相相電流流對稱稱。(3)Scott變變壓器器容量量利用用率達(dá)到額額定輸輸出時時，即即，，此時時變壓器器額定定輸出出容量量：變壓設(shè)設(shè)計容容量：：3.阻阻抗匹匹配平平衡變變壓器器所謂平平衡變變壓器器必須須滿足足：(1)無論論二相相側(cè)(負(fù)荷荷側(cè))負(fù)荷荷狀況況如何何，三三相側(cè)側(cè)(系系統(tǒng)側(cè)側(cè))均均無零零序電電流。。即三三相側(cè)側(cè)電流流為““平衡衡系””；(2)當(dāng)二二相側(cè)側(cè)兩臂臂負(fù)荷荷相等等時，，三相相側(cè)負(fù)負(fù)序電電流為為零。。即三三相側(cè)側(cè)電流流為““對稱稱系””。這里介介紹的的阻抗抗匹配配平衡衡變壓壓器就就是在在普通通YN,d11接線線變壓壓器的的自由由相上上增加加兩個個繞組組。這這種結(jié)結(jié)構(gòu)是是目前前現(xiàn)有有平衡衡牽引引變壓壓器中中最簡簡單的的。使使副邊邊Δ內(nèi)各各繞組組阻抗抗?jié)M足足阻抗抗匹配配原則則，從從而使使原邊邊平衡衡，即即三個個繞組組阻抗抗?jié)M足足:Zab=λZbc=λZac(1)接線線圖:原邊接接線與與普通通YN,d11接線線變壓壓器的的原邊邊情況況完全全相同同；次邊三三角形形接線線結(jié)構(gòu)構(gòu)有所所改變變，即在非非接地地相增增設(shè)了了兩個外外移繞繞組：：和和。。(c)端子子仍接接地。。、兩兩端端分別別接到到牽引側(cè)側(cè)兩相相母線線上。。由兩相相牽引引母線線分別別向兩側(cè)側(cè)對應(yīng)應(yīng)的供供電臂臂供電。。(2)電流流關(guān)系系：次邊繞繞組電電流與與負(fù)荷荷端口口電流流關(guān)系系為：：由磁勢勢平衡衡方程程得:原邊邊三相相電流流與負(fù)負(fù)荷端端口電電流關(guān)關(guān)系為為：當(dāng)次邊邊兩相相均載載時，，都等等于I2時，有有：(3)電壓壓關(guān)系系：(4)變比比關(guān)系系：(5)變壓壓器容容量利利用率率：額定容容量：：S1=3U1相I1相額定輸輸出容容量：：阻抗匹匹配平平衡變變壓器器的特特點：：1.阻阻抗匹匹配平平衡變變壓器器的原原邊仍仍為YN接接法，，引出出中性性點，，與現(xiàn)現(xiàn)有110kV或220kV系統(tǒng)統(tǒng)匹配配方便便。2.阻抗匹匹配平衡變變壓器的副副邊仍有Δ接線繞組組，三次諧諧波電流可可以流通，，確保主磁磁通和電壓壓波形有良良好的正弦弦度。3.容量利利用率顯著著高于YN,d11接線變壓壓器。4.次邊時時，原邊三三相電流為為平衡系；；次邊時時，原邊三三相電流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為對稱稱系。對牽牽引負(fù)荷來來說，任何何時刻都滿滿足的的概率率是很小的的，盡管如如此，阻抗抗匹配平衡衡變壓器原原邊三相電電流的不對對稱度較YN,d11牽引變變壓器仍有有明顯改善善。5.原邊三三相制的視視在功率完完全轉(zhuǎn)化為為次邊二相相制的視在在功率。不對稱度K與牽引負(fù)負(fù)荷比m的的關(guān)系曲線線自學(xué)：§1.3牽牽引網(wǎng)§1.4電電力機車的的相關(guān)知識識要求：交學(xué)習(xí)報告告，內(nèi)容重重點放在““列車電流流曲線和列列車能耗””?；卮鹨韵聠枂栴}：1.電力機機車特性的的要求2.直流串串勵電動機機特性3.直流串串勵電動機機的調(diào)速方方式4.為什么么電力機車車要采用直直流串勵電電動機？一、電力機機車簡況及及其牽引特特性交流電力機機車因主電電動機和種種類而異。。a.接受交交流電后變變換為直流流利用直流流電動機運運行b.直接將將交流降壓壓后利用交交流整流子子電動機運運行目前多采用用的是將交交流變換為為直流后利利用直流串串勵電動機機運行。1.電力機機車特性的的要求：①電力機車出出發(fā)時，速速度為零，，需要很大大的力；要要求起動加加速力大。。②充分利用用牽引電動動機容量；；列車輕載載時，運行行速度高；；重載時，，運行速度度低。2.直流串勵勵電動機特特性：①起動轉(zhuǎn)矩大大，過載能能力強。②當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩增加時時，電動機機轉(zhuǎn)速會自自動下降。。即低速時時所需轉(zhuǎn)矩矩大，高速速時所需轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩小。第二章牽牽引變電電所容量計計算和選擇擇§2.1列列車電流曲曲線和列車車能耗一、列車電電流曲線和和列車能耗耗列車運行狀狀態(tài)：起動動、加速、、惰行、制制動等列車電流曲曲線與列車車運行的狀狀況有關(guān)。。1.牽引電電流曲線(i-t曲曲線)電流曲線是是列車運行行曲線的一一種，列車車運行曲線線有：a.列車運運行速度v與列車走走行距離的的關(guān)系，v=f(l)b.列車取取用電流i與列車走走行距離的的關(guān)系，i=f(l)c.列車走走行時間t與列車走走行距離的的關(guān)系，t=f(l)d.列車取取用電流i與列車走走行時間的的關(guān)系，i=f(t)由a、c以以及電機特特性i=f(v)三條曲曲線可得出出i=f(l)和和i=f(t)。2.列車電電流及能耗耗的計算利用i=f(t)曲曲線計算列列車電流及及能耗。將時間[0,τ]區(qū)間劃分分為n個間間隔，每一等份為為Δt(分鐘鐘)，則每每個時刻都有對應(yīng)的的取流(i)的數(shù)值值，τ=nΔt電流平均值值：平均電壓U=25kV列車用電平平均功率：：列車能耗為為：§2.2計計算條件件一、計算列列車數(shù)N的的計算條件件查近期按調(diào)調(diào)運量計算算，考慮波波動性和儲儲備能力遠(yuǎn)期按國家家要求的輸輸送能力計計算，考慮慮儲備能力力國家規(guī)定的的需要輸送送能力接近近線路輸送送能力時，，按線路輸送能能力計算；若若低于線路輸輸送能力的一一半時，可按2倍需要要輸送能力計計算。不考慮慮波動和儲備備系數(shù)當(dāng)采用近期運運量計算時：：當(dāng)需要輸送能能力接近線路路輸送能力時時：當(dāng)需要輸送能能力低于線路路輸送能力的的一半時：二、列車用電電量的計算條條件對于不同類型型的列車，都都按滿載貨物物列車考慮。。當(dāng)電力牽引的的旅客列車數(shù)數(shù)比例較大時時，或上、下下行方向空載載車數(shù)比例很很大時，也可可分別按實際際的客、貨、、空列車的用用電量計算。。三、牽引變壓壓器校核容量量的計算條件件按其最大容量量的需要來確確定，應(yīng)計算算最大列車數(shù)數(shù)：Nmax(N非)?！?.3饋饋線電流一、列車電流流?列車瞬時電流流:指列車電流流的即時有效效值(h=1,2,…,n,h為供供電臂內(nèi)運行行的列車數(shù))。?列車平均電流流:指列車在計計算區(qū)段運行行時間內(nèi)，列列車瞬時電流流的的平均值；即即：?列車用電平平均電流:指列車在計計算區(qū)段內(nèi)運運行時，在用用電運行時間間內(nèi)，列車瞬瞬時電流的平平均值；列車電流的平平均值：而列車取電平平均電流為：：考慮列車正常常運行時的自自用電7A：：?列車取電走走行時間內(nèi)有有效電流：令，，為為機車取流有有效系數(shù)一般通通常常取即：列車在供供電分區(qū)帶電電運行時的有有效電流等于于其平均電流流與有效系數(shù)數(shù)的乘積。二、饋線電流流的計算(1)原始數(shù)數(shù)據(jù)：(2)饋線日日平均電流由已知的原始始數(shù)據(jù)：所以，我們可可由上、下行行的牽引能耗耗、上下行的的帶電運行時時間；或由上上下行的即時時有效電流、、總運行時分分、帶電運行行時分計算得得到列車上下下行帶電平均均電流。對全日T，24h=1440min來說，上行行有N列，下下行有N列，，則上、下行行平均電流為為：所以日平均饋饋線電流(單單、復(fù)線不影影響此計算方方法)當(dāng)N對列車運運行情況相同同時(同型號號機車，同重重，同速…)即P—(N對列列車作用時)饋線全天帶帶電概率Ig—每列車通過過全區(qū)的全日日平均帶電電電流tg—每列車通過過全區(qū)帶電時時間(min)(3)饋線電電流有效值假定：1.各各區(qū)間日平均均電流相同，，即：Ig(k)=Igz2.各區(qū)間全全日帶電時分分相同，即：：Tg(k)=Tgz那么：各區(qū)間間日帶電概率率也相同，即即：§2.4正正常運行時牽牽引變壓器容容量計算正常運行和緊緊密運行時相相對而言的，，一般按全日日平均有效電電流選擇變壓壓器。1.三相牽引引變電所計算容量取決決于重負(fù)荷繞繞組的有效電電流。所以變壓器計計算容量(按按正常運行考考慮)已知：復(fù)線牽牽引變電所一一供電分區(qū)：：列車能耗：上上行161KVAh，下下行1000KVAh；；給電運行時分分：上行2.3min，，下行17.8min。。全日列車對數(shù)數(shù)N=78上行一列，下下行三列給定另一臂有有效電流計算：三相牽牽引變電所的的變壓器計算算容量。2.單相變壓壓器按饋線有效電電流（全日平平均）Iε(Tr)計算若由兩臂合成成到饋線，則則例：已知IR=180A，，IL=200A，，KεF=1.35，，求單相變壓壓器計算容量量?！?.5緊緊密運行牽牽引變壓器容容量計算緊密運行：線路行車中不不可避免的短短時間高峰運運輸。饋線電流計算算方法：以緊密運行時時全天運行密密度N′代替以上公公式中的N即即可。N′確定：復(fù)線：上、下下行均按10min(或或8min)為間隔連發(fā)發(fā)即每天144對列車或每每天180對對列車單線：經(jīng)驗公公式：由此可得饋線線電流，進而而可得變電所所容量§2.5牽牽引變壓器器容量選擇牽引變壓器容容量計算是為為了確定變壓壓器的安裝容容量和臺數(shù)。。一般分為兩個個步驟：首先按給定計計算條件算出出變壓器為供供應(yīng)牽引負(fù)荷荷所需的容量量，稱為計算算容量；然后，考慮其其它因素(如如備用方式、、變壓器實際際規(guī)格等)選選出的容量為為安裝容量或或設(shè)計容量。。原則：主要干線：1.應(yīng)考慮近近期、遠(yuǎn)期運運量；2.滿足正常常運行要求，，S安裝≥S計正常；3.緊密運行行時，變壓器器允許超載30%，并持持續(xù)工作2小小時，S安裝≥S計緊密/1.3；4.并列運行行變電所，當(dāng)當(dāng)變電所故障障時，一臺主主變退出工作作，另一臺主主變允許超載載23%，能能滿足正常運運行要求，并并持續(xù)工作2小時，S′安裝≥S計正常/1.23。。非主要干線：：按正常運行計計算容量選擇擇，允許超載載30%，并并留有一定裕裕度(50%)，S安裝≥1.5S計正常/1.3。計算：1.變電所S正常、S緊密；2.變電所容容量=max{S正常，S緊密/1.3}，，考慮過載30%；3.對于并列列運行變電所所，需校驗單單臺變壓器能能否滿足正常常運行。例：主要干線三相相索引變電所所變壓器緊密密運行計算容容量34900KVA，，正常運行計計算容量16600KVA，試選擇擇三相牽引變變電所安裝容容量。第三章牽引引網(wǎng)阻抗計算算目的：1.確確定牽引網(wǎng)電電壓損失以校校驗運行時網(wǎng)網(wǎng)壓水平。2.計算短路路阻抗、短路路電流，進行行保護整定。。3.應(yīng)用于故故障測距。4.確定牽引引網(wǎng)功損?！?.1牽引引網(wǎng)簡介§3.2牽牽引網(wǎng)導(dǎo)線參參數(shù)一、牽引網(wǎng)電電阻(指交流流電阻)非鐵磁質(zhì)導(dǎo)線線(銅、鋁)：鐵磁質(zhì)導(dǎo)線(鐵、鋼軌)：式中：R0---等效半半徑(mm)；K---多股股絞線：1.59，單根根：1二、當(dāng)量半徑徑常用參數(shù)：1.接觸線、、承力索、加加強導(dǎo)線2.鋼軌軌道的情況比比較復(fù)雜，因因為不但它是是鐵磁材料制制成，而且由由于部分電流流沿軌道逐漸漸泄入大地，，因而使軌道道中電流的值值沿軌道方向向變化。因此此軌道有效電電阻的計算，，通常采用經(jīng)經(jīng)驗公式。單條條軌軌道道的的有有效效電電阻阻：：考慮慮單單線線區(qū)區(qū)段段，，兩兩條條軌軌道道并并聯(lián)聯(lián)，，所所以以由由上上述述鋼鋼軌軌構(gòu)構(gòu)成成的的單單線線軌軌道道網(wǎng)網(wǎng)，，其其有有效效電電阻阻為為：：鋼軌軌的的計計算算半半徑徑等等于于軌軌高高的的一一半半，，其其當(dāng)當(dāng)量量半半徑徑可可按按經(jīng)經(jīng)驗驗公公式式計計算算：：§3.3鋼鋼軌軌電電流流與與地地中中電電流流一、、計計算算軌軌道道電電流流和和地地中中電電流流的的意意義義：：1.確確定定牽牽引引網(wǎng)網(wǎng)電電路路模模型型2.計計算算對對通通信信線線路路的的影影響響二、、分分析析分析析中中假假設(shè)設(shè)：：1.軌軌道道是是一一個個非非線線性性網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，，分分析析時時假假設(shè)設(shè)其其為為線線性性網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。。2.視視軌軌道道為為參參數(shù)數(shù)均均勻勻的的無無限限長長導(dǎo)導(dǎo)線線。。分析析：：在在0≤x≤l內(nèi)的的由均均勻勻傳傳輸輸線線理理論論，，在在x正方方向向上上有有：：分布布參參數(shù)數(shù)使使發(fā)發(fā)生生變變化化：：———式式對對x取一一次次導(dǎo)導(dǎo)數(shù)數(shù)，，得得：：將式式代代入入，，得得11通解解：：根據(jù)據(jù)邊邊界界條條件件求求解解A，，B：：1.在在鋼鋼軌軌回回流流處處x=012.在在機機車車處處：：x=l2聯(lián)立立兩兩式式得得：：牽引引網(wǎng)網(wǎng)模模型型簡簡化化：：Z1—接接觸觸網(wǎng)網(wǎng)——地地回回路路（（有有源源網(wǎng)網(wǎng)））自自阻阻抗抗Z2—鋼鋼軌軌網(wǎng)網(wǎng)——地地回回路路（（無無源源網(wǎng)網(wǎng)））自自阻阻抗抗Z12—接接觸觸網(wǎng)網(wǎng)——地地回回路路與與軌軌道道地地回回路路互互阻阻抗抗問題題變變?yōu)闉椋海篫1、Z2、Z12如何何求求？？§3.4Carson理理論論(卡卡爾爾遜遜理理論論)在象接觸網(wǎng)這這種架空線路路的計算中，，常常要涉及及所謂“導(dǎo)線線—地”回路路，在這種回回路中，電流流經(jīng)過導(dǎo)線之之后而從在地地返回。這種種回路的阻抗抗參數(shù)計算與與分析一般比比較復(fù)雜，因因為它和電流流在地中的分分布等許多因因素有關(guān)。Carson理論認(rèn)為，，這種導(dǎo)線——地回路中的的大地可以用用一根虛設(shè)的的導(dǎo)線來代替替。理論證明，這這一距離與大大地的電導(dǎo)及及電流的頻率率有關(guān)。由這這一等值的導(dǎo)導(dǎo)線模型出發(fā)發(fā)：1.導(dǎo)線—地地回路的參數(shù)數(shù)即可按普通通雙導(dǎo)線的計計算公式確定定。2.對于兩根根及以上的導(dǎo)導(dǎo)線，亦可用用同樣多的導(dǎo)導(dǎo)線—地回路路代替。根據(jù)Carson理論，，所有地中電電流的返回路路徑都可用一一根虛設(shè)的導(dǎo)導(dǎo)線來表示。。為求得回路阻阻抗參數(shù)需用用到兩個基本本參數(shù)。1.單導(dǎo)線以以大地為回路路的自阻抗系系數(shù)；2.兩根導(dǎo)線線以大地為回回路時的互阻阻抗系數(shù)。一、兩根長導(dǎo)導(dǎo)線組成的單單相回路導(dǎo)線當(dāng)量半徑徑分別為Rε1、Rε2，導(dǎo)線間距離離為d，則根據(jù)電磁磁場理論可得得出回路單位位長度的電抗抗值。當(dāng)導(dǎo)線1、2中通過電流流I時，如果果導(dǎo)線1和2組成的回路路中每單位長長度的磁鏈為為Ψ，則該回路單單位長度的電電感就是L=Ψ/I，現(xiàn)在回回路的磁鏈由由兩部份組成成，一是導(dǎo)線線1中電流產(chǎn)產(chǎn)生的磁鏈Ψ1：導(dǎo)線1產(chǎn)生的的磁場，由直直長導(dǎo)線產(chǎn)生生的磁場在離離導(dǎo)體x處的磁場強度度為：對應(yīng)的通量密密度：磁場在導(dǎo)線1單位長度上上產(chǎn)生的磁鏈鏈：導(dǎo)線2產(chǎn)生的的磁場只在離離導(dǎo)線2的d以外的空間間同導(dǎo)線1交交鏈。導(dǎo)線2的電流為-I，∴導(dǎo)線2在導(dǎo)導(dǎo)線1上產(chǎn)生生的磁鏈：∴導(dǎo)線1單位位長度上的總總磁鏈：同理，另一部部份導(dǎo)線2中中電流產(chǎn)生的的磁鏈：所以回路中總總磁鏈：所以單位長度度電抗值為：：小結(jié)：導(dǎo)線—地回路路自阻抗和互互阻抗的計算算：在Carson理論下，，原電路等值值為：§3.5單單線牽引網(wǎng)阻阻抗計算一、先討論一一個最簡單的的例子牽引網(wǎng)由一根根接觸線和一一根鋼軌組成成二、單線牽引引網(wǎng)阻抗計算算的一般方法法1.并聯(lián)導(dǎo)線線—地回路等等值導(dǎo)線當(dāng)量量半徑的計算算以3個導(dǎo)線并并聯(lián)—地網(wǎng)為為例：求：3個導(dǎo)線線—地回路并并聯(lián)后等值導(dǎo)導(dǎo)線的當(dāng)量半半徑假設(shè)：三條線線上電流分布布規(guī)律為：推廣到n個并并聯(lián)導(dǎo)線—地地網(wǎng)2.兩個導(dǎo)線線—地回路系系統(tǒng)等值距離離D設(shè)系統(tǒng)I、II均由兩個個并聯(lián)導(dǎo)線——地回路構(gòu)成成。假設(shè)：至少有有一個系統(tǒng)電電流均布在各各導(dǎo)線上。推廣至一般，，系統(tǒng)I、II并聯(lián)導(dǎo)線線—地網(wǎng)數(shù)分分別為m、n，則§3.6復(fù)復(fù)線牽引網(wǎng)等等值阻抗的計計算特點：1.上、下行行牽引網(wǎng)在供供電分區(qū)末端端并聯(lián)2.所有平行行鋼軌并聯(lián)3.復(fù)線牽引引網(wǎng)等效為三三個導(dǎo)線—回回路上行牽引網(wǎng)——地回路(I)下行牽引網(wǎng)——地回路(II)鋼軌網(wǎng)—地回回路(III)無無源網(wǎng)絡(luò)為分析上、下下行牽引網(wǎng)中中電流分布、、壓損計算等等等，上、下下行牽引網(wǎng)不不能合并為一一根導(dǎo)線。因為上、下行行運營情況不不同，上、下下行列車位置置及取流不同同。有源網(wǎng)絡(luò)等值牽引網(wǎng)電電路圖：上、下行牽引引網(wǎng)自阻抗為為：互阻抗為：第四章

牽引引供電系統(tǒng)的的電壓損失§4.1牽牽引網(wǎng)的電壓壓損失一、國家對牽牽引網(wǎng)電壓的的要求：牽引變電所輸輸出側(cè)電壓額額定值：U1N=27.5kV牽引變電所輸輸出側(cè)電壓最最大值：U1max=29kV受電弓電壓額額定值：U2N=25kV受電弓電壓最最小值：U2min=20kV二、牽引網(wǎng)的的電壓損失1.電壓損失失的定義將U1-U2定義為電壓損損失，用ΔU表示，即即：前面講了要分分析U2，由上式有U2=U1-ΔU，因此必必須分析ΔU。2.電壓損失失ΔU的分析：：條件：已知牽牽引網(wǎng)網(wǎng)單位長度阻阻抗Z=r+jx(Ω/km)，，線路長度l，負(fù)荷的電流流I及功率因因數(shù)角為φ。分析：ΔU與Z、I、φ之關(guān)系。分析方法：相相量圖法由電路的KVL有：畫相量圖：式中：---稱稱為為牽牽引引網(wǎng)網(wǎng)單單位位長長度度等等效效阻阻抗抗12三、、單單線線牽牽引引網(wǎng)網(wǎng)中中電電壓壓損損失失的的計計算算在供供電電計計算算中中，，一一般般只只需需計計算算最最嚴(yán)嚴(yán)重重的的運運行行條條件件下下的的最最大大電電壓壓損損失失。。1.計計算算條條件件：：1.供供電電分分區(qū)區(qū)每每個個區(qū)區(qū)間間均均有有一一列列取取流流列列車車2.供供電電分分區(qū)區(qū)中中每每個個區(qū)區(qū)間間的的列列車車都都在在區(qū)區(qū)間間遠(yuǎn)遠(yuǎn)端端運運行行其中中：：最最遠(yuǎn)遠(yuǎn)區(qū)區(qū)間間的的列列車車在在區(qū)區(qū)間間遠(yuǎn)遠(yuǎn)端端起起動動運行行列列車車取取列列車車平平均均電電流流，，起起動動列列車車取取最最大大電電流流I1、I2、I3—各車車運運行行時時的的平平均均電電流流I4q—列列車車最最大大電電流流I4q>I4二、、計計算算方方法法設(shè)單單線線牽牽引引變變電電所所供供電電分分區(qū)區(qū)共共有有4個個區(qū)區(qū)間間，，牽引引網(wǎng)網(wǎng)中中的的最最低低電電壓壓出出現(xiàn)現(xiàn)在在供供電電分分區(qū)區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)端端的的列列車車受受電電弓弓上上，，因因此此只只需需計計算算供供電電分分區(qū)區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)端端的的列列車車受受電電弓弓上上的的電電壓壓損損失失，，表表示示為為根據(jù)據(jù)電電壓壓損損失失計計算算公公式式：：推廣廣至至一一般般：：設(shè)有有n個個區(qū)區(qū)間間，，則則其中中——稱稱為為電電流流矩矩結(jié)論論：：單線線牽牽引引網(wǎng)網(wǎng)中中的的最最大大電電壓壓損損失失，，等等于于總總電電流流矩矩與與牽牽引引網(wǎng)網(wǎng)單單位位長長度度等等效效阻阻抗抗的的乘乘積積。。根據(jù)據(jù)概概率率計計算算的的結(jié)結(jié)果果得得出出的的牽牽引引網(wǎng)網(wǎng)電電壓壓損損失失計計算算條條件件區(qū)間數(shù)列車位置1234注：：當(dāng)當(dāng)供供電電臂臂列列車車用用電電概概率率較較小小時時(3個個區(qū)區(qū)間間p≤≤0.35，，4個個區(qū)區(qū)間間p≤≤0.25)，，則則表表中中3、、4兩兩項項中中I1可取消消。例：某某一單單線區(qū)區(qū)段供供電臂臂參數(shù)數(shù)如圖圖所示示，牽牽引網(wǎng)網(wǎng)等效效單位位阻抗抗Z'=0.482，求求：該該供電電臂的的牽引引網(wǎng)的的最大大電壓壓損失失。解：四、復(fù)復(fù)線牽牽引網(wǎng)網(wǎng)電壓壓損失失的計計算一、計計算條條件：：1.上上、下下行連連發(fā)列列車最最嚴(yán)重重情況況下進進行電電壓損損失計計算2.供供電分分區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)端列列車取取起動動電流流，其其余列列車取取平均均電流流3.上上、下下行接接觸網(wǎng)網(wǎng)在供供電分分區(qū)末末端并并聯(lián)4.最最大電電壓損損失一一般出出現(xiàn)在在電流流分界界點二、復(fù)復(fù)線牽牽引網(wǎng)網(wǎng)電流流分配配規(guī)律律復(fù)線牽牽引網(wǎng)網(wǎng)在供供電分分區(qū)末末端并并聯(lián)。。因此此，一一列列列車的的電流流由上上行、、下行行牽引引網(wǎng)同同時供供給電電力機機車。。所以以我們們必須須先算算列車車運行行時上上、下下行線線路的的電流流分配配。以一列列列車車為例例，設(shè)設(shè)供電電臂長長度為為L，，列車車電流流為I，與與牽引引變電電所距距離為為l1I=I1+I2三式聯(lián)聯(lián)立，，可得得：23推廣至至一般般，若若供電電分區(qū)區(qū)有n臺機機車，，應(yīng)用疊疊加原原理：：計算：：復(fù)線牽牽引網(wǎng)網(wǎng)阻抗抗參數(shù)數(shù)：§4.2牽牽引引變電電所電電壓損損失一、單單相牽牽引變變電所所中的的電壓壓損失失牽引變變電所所中的的電壓壓損失失，即即牽引引變電電所主主變壓壓器線線圈中中的電電壓損損失。。對于單單相變變壓器器，變變壓器器線圈圈電流流即饋饋線電電流，，所以以電壓壓損失失即饋饋線電電流與與變壓壓器線線圈等等效阻阻抗的的乘積積。1.單單相變變電壓壓器的的阻抗抗Zb由單相相變壓壓器的的短路路電壓壓百分分值，，可求求得Xb；由單相相變壓壓器的的銅耗耗，可可得Rb。2.電電壓損損失計計算例：某牽引引變電電所兩兩臺15000kvA單單相變變壓器器，每每臺阻阻抗臂負(fù)荷荷(滯滯后)求：V/V接線線和純純單相相接線線牽引引變電電所電電壓損損失。。二、三三相牽牽引變變電所所中的的電壓壓損失失1.三三相變變壓器器的阻阻抗2.電電壓損損失的的計算算：情況1：電電流滯滯后電電壓φ′情況1：電電流超超前電電壓φ′第五章章牽牽引網(wǎng)網(wǎng)電壓壓的改改善電氣化化鐵道道牽引引網(wǎng)的的電壓壓水平平，直直接影影響著著牽引引供電電和運運輸生生產(chǎn)的的技術(shù)術(shù)指標(biāo)標(biāo)與經(jīng)經(jīng)濟指指標(biāo)。。我國國運營營的某某些電電氣化化區(qū)段段，由由于運運量的的增長長，使使得牽牽引網(wǎng)網(wǎng)電壓壓水平平過低低，它它嚴(yán)重重影響響著供供電能能力的的發(fā)揮揮。為了改改善牽牽引網(wǎng)網(wǎng)電壓壓水平平，應(yīng)應(yīng)當(dāng)采采取對對牽引引網(wǎng)進進行電電壓調(diào)調(diào)節(jié)(升壓壓)的的技術(shù)術(shù)措施施。從裝置置的調(diào)調(diào)壓原原理來來分，，調(diào)節(jié)節(jié)牽引引網(wǎng)電電壓水水平的的裝置置可分分為三三類：：1.通通過調(diào)調(diào)節(jié)變變壓比比來直直接調(diào)調(diào)節(jié)牽牽引網(wǎng)網(wǎng)電壓壓2.通通過改改善牽牽引網(wǎng)網(wǎng)中電電氣參參數(shù)(如電電流、、功率率因數(shù)數(shù))來來間接接調(diào)壓壓3.通通過調(diào)調(diào)節(jié)牽牽引網(wǎng)網(wǎng)阻抗抗來調(diào)調(diào)節(jié)電電壓降低牽牽引網(wǎng)網(wǎng)阻抗抗能提提高牽牽引網(wǎng)網(wǎng)電壓壓，方方法有有兩種種：一、用用加強強導(dǎo)線線或用用有載載承力力索，，但升升壓幅幅度有有限。。二、串串聯(lián)電電容補補償(SCC)，其其提高高網(wǎng)壓壓的效效果比比較明明顯，，串聯(lián)聯(lián)電容容器安安設(shè)于于饋線線上。。串聯(lián)電電容前前：串聯(lián)電電容后后：相量圖圖電容器器C上上的電電壓降降補償償了牽牽引網(wǎng)網(wǎng)上的的部分分感抗抗壓降降。由于串串聯(lián)電電容，，牽引引網(wǎng)電電壓水水平將將普遍遍提高高。電容器器的選選擇，，通常常是立立足于于在饋饋線最最大負(fù)負(fù)載下下補償償牽引引網(wǎng)中中的部部分電電壓損損失,使?fàn)繝恳W(wǎng)網(wǎng)最低低電壓壓提高高；或或者，，立足足于部部分或或全部部補償償牽引引變壓壓器中中的電電壓損損失。。一、補補償牽牽引網(wǎng)網(wǎng)中的的電壓壓損失失已知：：饋線線電流流Ia=662A，牽牽引網(wǎng)網(wǎng)最低低電壓壓Umin=21600V，要要求提提高到到23750V。負(fù)負(fù)載功功率因因數(shù)cosφ=0.8(滯滯后)，試確定定串聯(lián)聯(lián)補償償電容容器參參數(shù)。。解：則由于電電容器器有自自己的的額定定電壓壓和額額定容容量，，不能能按求求得的的微法法數(shù)簡簡單地地采用用三臺臺或四四臺電電容器器并聯(lián)聯(lián)的方方法來來滿足足要求求。實際采采用的的電力力電容容器：：每臺159μF實際選擇擇電容器器時，可可按以下下步驟：：1.選定定電壓：：ΔUC=2150V是是要求電電容器補補償?shù)碾婋妷簱p失失，實際際電容器器的壓降降UC=IxC=ΔUC/sinφ=3583.3V2.選定定電流：：設(shè)采用用CY-1-50-1電容器器，其額額定電流流每臺為為Ice=SC/UCe=50000/1000=50A串聯(lián)電容容器數(shù)nC=UC/UCe=3583.3/1000=3.583取整nC=4臺臺3.并聯(lián)聯(lián)支路數(shù)數(shù)：nb=Ia/ICe=662/50=13.24取整nb=14臺臺串聯(lián)補償償裝置總總電容數(shù)數(shù)：14×4=56臺臺容量：50×56=2800KVar4.校驗驗補償效效果。二、補償償牽引變變壓器中中的電壓壓損失已知：饋饋線電流流Ia=662A，電電壓損失失最大的的A相ΔUb=3780V，，要求補補償0.8×3780=3024V，選擇擇串聯(lián)補補償電容容參數(shù)及及臺數(shù)。。第六章牽牽引負(fù)負(fù)荷對電電力系統(tǒng)統(tǒng)的影響響與對策策§6.1負(fù)序序電流一、牽引引負(fù)荷的的特點：：單相的、、移動的的、時刻刻變化的的。對電力系系統(tǒng)的運運行會產(chǎn)產(chǎn)生不良良的影響響：1.在三三相電力力系統(tǒng)中中產(chǎn)生隨隨機波動動的負(fù)序序電流；；2.牽引引負(fù)荷的的功率因因數(shù)低；；3.整流流型電力力機車產(chǎn)產(chǎn)生的諧諧波電流流會進入入電力系系統(tǒng)。二、單相相負(fù)荷在在電力系系統(tǒng)中引引起的負(fù)負(fù)序電流流任意一個個不平衡衡負(fù)荷都都可用對對稱分量量法分為為正序、、負(fù)序和和零序三三組對稱稱分量。。對牽引引供電系系統(tǒng)來說說，因為為牽引變變壓器二二次側(cè)都都采用三三角形或或不完全全三角形形接線，，所以零零序電流流無法流流通，也也就是說說不會產(chǎn)產(chǎn)生零序序分量。。所以牽牽引供電電系統(tǒng)產(chǎn)產(chǎn)生的不不平衡負(fù)負(fù)荷對電電力系統(tǒng)統(tǒng)的影響響，就是是負(fù)序電電流。§6.2牽引引變電所所換相聯(lián)聯(lián)接當(dāng)多個牽牽引變電電所由同同一電力力系統(tǒng)供供電時，，各牽引引變電所所在電力力系統(tǒng)中中引起的的總負(fù)序序電流與與每個牽牽引變電電所引入入的相序序有關(guān)，，為了減減小對電電力系統(tǒng)統(tǒng)的不對對稱影響響，采用用相序輪輪換接入入。一、單相相牽引變變電所的的換相聯(lián)聯(lián)接缺點：兩兩相鄰供供電分區(qū)區(qū)之間接接觸網(wǎng)上上的分相相絕緣器器將承受受倍的牽引引網(wǎng)電壓壓。為了避免免分相絕絕緣器承承受電壓壓過高，，在實際際應(yīng)用中中都采用用相鄰變變電所反反相接地地的方法法。每六個牽引變變電所形成一一個相位循環(huán)環(huán)，但對于電電力系統(tǒng)仍然然是每三個牽牽引變電所形形成對稱聯(lián)接接。二、YN,d11牽引變變電所換相聯(lián)聯(lián)接輪換聯(lián)接時考考慮的原則：：1.兩個三相相YN,d11接線牽引引變電所間，，兩供電臂一一般考慮為同同相，以便實實現(xiàn)并聯(lián)供電電，并減少接接觸網(wǎng)的分相相電分段數(shù)量量，這對高速速行車很有利利。2.相鄰供電電臂不同相，，則其間電壓壓應(yīng)避免出現(xiàn)現(xiàn)倍倍的的牽引網(wǎng)電壓壓值。因此，，不論何種變變壓器接線方方式，均應(yīng)使使各供電臂的的相序符號正正負(fù)相間，如如：A，-B；C，-A；等等。接線規(guī)律：次邊：(c)端子接接地，(a)端子接接“+”電壓壓供電臂(b)端子接接“-”電壓壓供電臂原邊：按YN,d11接接線展開圖完完成接線。第七章交流流牽引網(wǎng)對沿沿線通信線的的影響§7.1牽牽引網(wǎng)的靜電電影響和電磁磁影響一、按性質(zhì)分分：1.靜電影響響2.電磁影響響3.傳導(dǎo)電流流影響二、按影響程程度分：1.危險電壓壓2.雜音干擾擾三、防護措施施1.通信線改改用屏蔽電纜纜2.將通信線線改遷到遠(yuǎn)離離鐵路的地帶帶3.在牽引網(wǎng)網(wǎng)中架設(shè)吸流流變壓器—回回流線4.在變電所所中安裝阻尼尼回路目前有效的方方法有：1.在牽引網(wǎng)網(wǎng)中架設(shè)吸流流變壓器---回流線BT2.在牽引網(wǎng)網(wǎng)中采用自耦耦變壓器—正正饋線回路AT兩種方法都是是試圖盡可可能使?fàn)恳W(wǎng)網(wǎng)電流沿導(dǎo)線線而不是由大大地流回牽引引變電所，這這樣來減少感感應(yīng)?！?.2吸吸流變壓器——回流線裝置置BT在牽引網(wǎng)中，，每相距1.5km—4km間隔，，設(shè)置一臺變變比為1:1的吸流變壓壓器。吸流變變壓器設(shè)在分分段中央，其其原邊串入接接觸網(wǎng)，副邊邊串入沿鐵路路架設(shè)的回流流線?；亓骶€線通常就懸掛掛在鐵路沿線線的接觸網(wǎng)支支柱外側(cè)的橫橫擔(dān)上。1—接觸網(wǎng)；；2—為軌道道；3—為回回流線；4—為吸流變變壓器，變比比1:1，一一次線圈串接接入接觸網(wǎng)，，二次線圈串串接入回流；；5—為吸上線線，一端接回回流線，另一一端與軌道或或吸流變壓器器線圈中點連連接，以提供供從電力機車車到軌道的返返回電流流到到回流線中去去的通路。這種裝置的防防護作用在于于：把本來是是尺寸很大的的接觸網(wǎng)—軌軌道大地回路路改變成尺寸寸相對很小的的接觸網(wǎng)—回回流線回路。。當(dāng)牽引電流流流經(jīng)吸流變壓壓器原邊時，，副邊在回流流線中產(chǎn)生很很大的互感電電勢。吸流變變壓器的作用用也就是在接接觸網(wǎng)和回流流線之間集中中地加大互感感。即：設(shè)吸流變壓器器原邊電流為為I1，匝數(shù)為ω1；副邊電流I2，匝數(shù)為ω2。根據(jù)磁勢平平衡關(guān)系：I2ω2≈I1ω1又因為變比為為1:1，則則ω1=ω2，所以I2≈I1說明：采用吸吸流變后，只只有變壓器原原邊的激磁電電流仍流經(jīng)軌軌道和大地，