牽引網(wǎng)暫態(tài)參數(shù)計算概述牽引網(wǎng)暫態(tài)阻抗計算導(dǎo)線參數(shù)是必須的，在牽引網(wǎng)阻抗的計算中，主要參數(shù)是導(dǎo)線的有效電阻r和等效半徑Rε首先假設(shè)牽引電流只在接觸網(wǎng)-地回路中流通。由于互感的關(guān)系，而在軌道-地回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，并且認(rèn)為該電流的大小以及相位與實際在軌道中流過的電流相等。這樣，由兩個方向相反的電流便組合成了地中回路的電流，其總電流的大小就相當(dāng)于牽引電流流入地回路中的部分，于是牽引網(wǎng)的等效電路可如圖3-2所示。圖中，1代表接觸網(wǎng)-地回路，圖中的回路端電壓等于牽引網(wǎng)側(cè)電壓與電力機車受電弓處電壓的向量差ΔU，即牽引電流通過牽引網(wǎng)阻抗處從而產(chǎn)生的電壓降。2代表軌道-地回路，它是一個本身閉合的無源回路。、和分別表示回路1和2的自阻抗以及兩回路的互阻抗。從而，只要求出、和，就可求出牽引網(wǎng)阻抗。圖3-1牽引網(wǎng)分成兩個回路的情形圖3-2牽引網(wǎng)的等效電路在無限平面時，使用等效地回線的深度方法可證明為該方法中，地回路用一條等效地回線代替，當(dāng)假定導(dǎo)線為無限長，且地面為無限寬廣=（cm）（3-1）式中，為電流頻率（Hz）：б為大地電導(dǎo)率（）。上式稱為Carson公式。等效地回線的入地深度與任何架空導(dǎo)線距地面的高度相比，相對來說大得多。因此，可將接觸網(wǎng)-地回路1以及軌道-地回路2視為兩個并行的導(dǎo)線-地回路來計算牽引網(wǎng)電抗。根據(jù)Carson公式推導(dǎo)，任何導(dǎo)線-地回路的單位自感系數(shù)L都可以可由下式求出=4.6)（）（3-2）式中，為等效地回線的入地深度（m）；為導(dǎo)線的等效半徑（mm）；為考慮電流流過等效地回線時線路在地中引起的電能損失的因素。兩并行導(dǎo)線-地回路的單位互感系數(shù)，可按下式計算=4.6)（（3-3）式中，為兩并行導(dǎo)線的距離。任何導(dǎo)線-地回路的單位自阻抗為4.6)（（3-4）式中，為導(dǎo)線有效電阻（；ω為電流角頻率（ω=2）；為電流頻率（Hz）。兩并行導(dǎo)線-地回路的單位互阻抗為ω4.6)（（3-5）用式（3-6）計算回路1的單位自阻抗（當(dāng)=50Hz時，下同）得（（3-6）用式（3-6）計算回路2的單位自阻抗得（（3-7）用式（3-7）計算回路1、2的單位互阻抗得（（3-8）式（3-6）~式（3-8）中，、分別為回路1、2大導(dǎo)線有效電阻（；分別為回路1、2的導(dǎo)線等效半徑（mm）；為回路1、2的導(dǎo)線中心距離；0.05代表等效地回線的有效電阻，反應(yīng)地中的電能損失。等效地回線有效電阻的準(zhǔn)確值為，當(dāng)=50Hz時為0.0493.可見它只與電流頻率有關(guān)，而與大地電導(dǎo)率無關(guān)。如前所述，地中交流電流的趨表效應(yīng)會隨增大而愈加顯著的產(chǎn)生變化。因此，在等效地回線有效電阻表達(dá)式中消失可以理解為：當(dāng)增大時，猶豫地中交流電流的趨表效應(yīng)所增加的有效電阻值，恰好與由于加大而減少的歐姆電阻值相互抵消。由于實際工作中，線路情況復(fù)雜，故本論文選取單線接觸網(wǎng)中單鏈形懸掛進(jìn)行直流1500v，Ac25kV和Ac10kV的電路參數(shù)計算。并比較分析各種電壓下的電路參數(shù)。采用單鏈形懸掛的單線牽引網(wǎng)的布置如圖3-3所示，j代表接觸線，c代表承力索。接觸線、承力索分別與地構(gòu)成接觸線-地回路、承力索-地回路。每個回路各有不相等的自阻抗，兩回路相互有互阻抗，從而多了一項任務(wù)：必須把這兩個回路歸算成單一的等值導(dǎo)線-地回路，即單鏈形-地回路。圖3-3采用單鏈形懸掛的單線牽引網(wǎng)的布置由式（3-8），接觸線-地回路的自阻抗可以表示為（（3-9）式中，為接觸網(wǎng)的有效電阻（；為接觸網(wǎng)的等效半徑。同樣由式（3-8），承力索-地回路的自阻抗可以表示為（（3-10）式中，為承力索的有效電阻（；為承力索的等效半徑。由式（3-10），接觸線-地回路與承力索-地回路相互的互阻抗為（（3-11）式中，為接觸網(wǎng)與承力索的平均中心距離。因為單鏈形懸掛承力索的自身結(jié)構(gòu)物理原因，所以與接觸線并不保持平行，所以兩者的平均中心距離需要按照以下方法確定。下圖3-4表示了單鏈形懸掛一個跨距的布置情形。圖3-4單鏈形懸掛一個跨距的布置情形圖中，h表示接觸懸掛所在處的結(jié)構(gòu)高度（取1100mm-1500mm），承力索的馳度（取600mm-700mm）用表示。在實際計算中，假定承力索在跨距內(nèi)形成拋物線形分布已經(jīng)足夠準(zhǔn)確。計算表明，拋物線形分布的承力索各點與連接兩懸掛點的水平直線的距離平均值，等于其馳度的2/3.因此，接觸線與承力索的中心平均距離（3-12）接觸線-地回路與承力索-地回路有相同的外加電壓。因此，兩回路可用圖3-5（a）、（b）或（c）中的等效電路表示，圖3-17中（b）與（a）因電壓平衡方程相同而等價，也可以用圖3-17（c）來表示承力索與接觸線并聯(lián)。圖3-5采用單鏈形懸掛的單線牽引網(wǎng)的等效電路針對圖3-5（a），假定流過左側(cè)電流為I1，流過右側(cè)電流為I 將兩方程式聯(lián)立，解得 牽引網(wǎng)等值單位阻抗，等于1Km牽引網(wǎng)中的電壓降與電流之比。因此，由上式可以得出，牽引網(wǎng)的單位等值阻抗為（3-13）由圖3-5（c）可知，接觸網(wǎng)-地回路的自阻抗為（（3-14）式中，分別按式（3-12）、式（3-13）、式（3-14）計算。計算等值軌道-地回路的自阻抗應(yīng)該使用如下公式（（3-15）式中，表示為一條鋼軌的有效電阻（；為一條鋼軌的等效半徑。為兩條軌道的中心距離，標(biāo)準(zhǔn)軌距取1435mm。 計算接觸網(wǎng)-地回路與軌道-地回路的互阻抗由式子（3-10）可以得到（（3-16）式中，為接觸網(wǎng)等值導(dǎo)線與等值軌道的距離?？梢灾苯邮褂脦缀纹骄缶喾ǖ玫剑瑒t（3-17）式中，為接觸線到鋼軌的中心距離；表示承力索到鋼軌的中心距離；表示接觸線到鋼軌的平均高度。線路舉例為方便后續(xù)分析計算，假定一段電氣化軌道線路。假定一段單線電氣化鐵路，接觸網(wǎng)采用單鏈形懸掛（參見圖3-11）；接觸線為，，=8.56mm；承力索為GJ-70，=1.92，=0.46，并且同時=5.77mm；接觸線距離軌道面平均距離的大小H=5801mm