電力牽引供電系統(tǒng)課程設計指導教師評語指導教師評語報告〔30〕報告〔30〕總成績修改〔40〕平時〔30〕總成績修改〔40〕平時〔30〕專業(yè)：電氣工程及其自動化班級：姓名：學號：指導教師：交通大學自動化與電氣工程學院年月日1課設題目1.1原始資料供電臂最大負荷電流,要求補償?shù)碾妷簱p失，采用標準電容器。分析牽引變電所串聯(lián)電容補償原理及補償效果并進展串聯(lián)電容補償計算。2牽引變電所串聯(lián)補償原理及補償效果2.1根本原理為便于分析，設牽引變電所裝設單相結線牽引變電所，則牽引供電系統(tǒng)等效電路圖如圖2.1。圖2.1牽引供電系統(tǒng)等值電路圖①補償前，牽引供電系統(tǒng)的電壓損失為：②補償后，牽引供電系統(tǒng)的電壓損失為：由式①和②可得牽引負荷電流通過串聯(lián)電容組時的壓損為：(2-1)2.2補償效果由于容抗的符號與感抗、相反，能抵消和的一局部，總電抗值減小，由其造成的電壓損失也減小，因此提高了牽引供電系統(tǒng)的電壓。由于牽引負荷電流通過電容器組時產(chǎn)生的電壓損失為負值，則表示在牽引饋線中串聯(lián)電容器組使供電臂電壓得到補償，并且與饋線電流成正比。饋線電流越大，補償越大；饋線電流等于0，則補償為0；實現(xiàn)無慣性補償電壓。串聯(lián)電容器組的補償作用如圖2.2所示。圖2.2串聯(lián)電容器組補償作用3串聯(lián)電容補償?shù)闹鹘泳€串聯(lián)補償裝置的容抗與牽引網(wǎng)的感抗串聯(lián)，雖然使牽引網(wǎng)電壓得到補償，但也是牽引網(wǎng)短路時回路總阻抗減小。因此，如果不對串聯(lián)補償裝置采取相應措施，牽引網(wǎng)短路時的穩(wěn)態(tài)值可能增大，當該短路電流流過串聯(lián)補償電容時，電容器上的電壓可能升高到危及板間絕緣的數(shù)值。串聯(lián)電容補償裝置的主接線方式必須滿足的條件：①當串聯(lián)補償電容器上將要出現(xiàn)危險過電壓時能瞬時的把串聯(lián)補償電容器組旁路，撤出短路電流回路②電容器組的投入、撤除運行以及實驗、維護的平安運行。串聯(lián)電容補償裝置的典型主接線方式如圖3.1，其等效電路如圖3.2。圖3.2等效電路圖3.1串聯(lián)電容補償裝置的典型主接線方式對于圖3.1，當串聯(lián)補償電容器組C撤除運行時，、閉合，、斷開，牽引供電臂中無串聯(lián)電容補償；當C投入運行時，、閉合，、斷開，牽引供電臂中有串聯(lián)電容補償。對于圖3.2，其中表示回路連線的分布性電感。當保護間隙被擊穿時，或斷路器合閘時，電容器組C放電。假設放電回路的總電阻大于臨界阻抗值，則放電過程具有非周期性。假設放電回路電阻很小，電容器的介質損失也很小，則回路總電阻可能小于，則放電過程是周期性的。由于通過電阻釋放出來的電能相當可觀，因此必須采取一定的措施：①減小電阻的值，此時熱損失的減少與的減少值成正比。②減少通過電阻的短路電流，此時熱損失的減少與電流減少值的平方成正比。在串聯(lián)電容補償裝置中阻尼電阻的計算式為：電容器組部接線圖如圖3.3，圖中為串聯(lián)小組數(shù)，為每個串聯(lián)小組的電容器臺數(shù)。圖3.3電容器組部接線4電容器組容量選擇串聯(lián)補償電容器組的容量，主要根據(jù)電壓補償所需的容抗及通過的最大饋線電流數(shù)值來確定。(1)需要的容抗由式(2-1)得：()(4-1)其中，為需要串聯(lián)電容補償?shù)碾妷簱p失(V)；為通過電容器組的最大饋線電流(A)；為牽引負荷功率因數(shù)角()。對應的電容器組電壓：(2)電容器組的并聯(lián)支路數(shù)(4-2)其中，為每臺電容器額定電流(A)；為每臺電容器額定容量(kVAr)；為每臺電容器額定電壓(kV)。(3)每條并聯(lián)支路應串聯(lián)的電容器臺數(shù)n(4-3)(4)實際選擇的串聯(lián)補償電容器組的容量和容抗由式(4-2)、式(4-3)分別計算的m、n取臨近的稍大的整數(shù)值，則(kVAr)()()其中，為每臺電容器的額定容許。(5)驗算補償效果實際選擇的串聯(lián)補償電容器組的補償?shù)碾妷簱p失為：(V)其中，應大于要求補償?shù)碾妷簱p失。5電容補償?shù)挠嬎憬猓翰殡娙萜鲄?shù)如下：，需要的容抗根據(jù)式(4-1)為：并聯(lián)支路數(shù)m如下：每條并聯(lián)支路串聯(lián)電容器數(shù)如下：取m=29，n=6，則電容器組實際容量和實際容抗分別為：串聯(lián)電容器組補償?shù)碾妷簱p失()大于2000V，滿足要求。6結論在牽引饋線上串聯(lián)電容補償裝置，可普遍提高牽引網(wǎng)電壓，提高牽引負荷的輸送能力。串聯(lián)電容補償雖然是改善供電臂電壓水平行之有效的措施之一，具有補償電壓隨負荷電流成正比變比，可實現(xiàn)無慣性補償?shù)膬?yōu)點，但是會增加變電所的復雜性、實驗和維修工作量，以及相當可觀的工程投資。因此，它只適用于需要補償電壓較多、其他改善供電臂電壓水平的方法不能奏效的場合