1、供 電 系 統(tǒng),西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院,牽引網(wǎng)阻抗計(jì)算的目的： 1.確定牽引網(wǎng)壓損U，以校驗(yàn)運(yùn)行時(shí)網(wǎng)壓水平； 2.計(jì)算短路阻抗、短路電流，確定繼電保護(hù)方案及其整定； 3.應(yīng)用于故障測(cè)距； 4.確定牽引網(wǎng)電能損失，比選最優(yōu)設(shè)計(jì)方案； 5.計(jì)算牽引負(fù)荷對(duì)電氣化鐵路沿線通信線路的干擾，確定所采取的防護(hù)措施； 6.用于軌道電流分布及軌道電壓分布計(jì)算，以確定安全電位。,第四章 牽引網(wǎng)阻抗,牽引網(wǎng)：由接觸網(wǎng)(接觸線、承力索、加強(qiáng)導(dǎo)線)，軌地系統(tǒng)(鋼軌網(wǎng)、大地)，饋線及回流線組成。 AT方式：自耦變壓器、正饋線（負(fù)饋線、保護(hù)線） BT方式：吸流變壓器、回流線、火花間隙,一、牽引網(wǎng)組成,4.1牽引網(wǎng)簡介,牽

2、引網(wǎng)阻抗具有復(fù)雜性的特點(diǎn)： 1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜：接觸網(wǎng)由承力索、接觸線組成，或加入加強(qiáng)導(dǎo)線，串聯(lián)元件（吸流變）、并聯(lián)元件（自耦變） 2、牽引網(wǎng)中含有鐵磁材料元件（鋼軌、大地），鐵磁材料的相對(duì)磁導(dǎo)率隨通過的電流變化而變化。隨著牽引負(fù)荷的變化，鋼軌有效電阻和內(nèi)電感有較大范圍的變化。 3、軌道大地之間是非線性分布參數(shù)電路，牽引網(wǎng)阻抗變化呈非線性。 4、大地作為供電回路一部分，大地土壤情況和電導(dǎo)率分布復(fù)雜，呈非線性。,單線區(qū)段：主要與接觸懸掛的類型，加強(qiáng)導(dǎo)線的數(shù)量與位置有關(guān)，在設(shè)置吸-回裝置的區(qū)段還與回流線的數(shù)量與位置有關(guān)。 復(fù)線區(qū)段：除與以上因素有關(guān)外，還與雙軌軌距有關(guān)，目前我國一般為5m。,牽引網(wǎng)阻抗與

3、牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)、選用導(dǎo)線的型號(hào)和鋼軌的類型、數(shù)量，所采用的牽引網(wǎng)供電方式，大地導(dǎo)電率以及采用的防干擾措施有關(guān)。,二、牽引網(wǎng)供電方式 單線：1.單線單邊供電；2.單線雙邊供電,復(fù)線：單邊、雙邊 1.上下行獨(dú)立供電 ；2.全并聯(lián)供電 ；3.末端并聯(lián)供電,三、牽引網(wǎng)接觸懸掛方式 1.簡單懸掛,特點(diǎn)：無承力索，通過橋隧等建筑物時(shí)，要求凈空低；投資少；維修方便；受流質(zhì)量差，適用于速度80km/小時(shí)的線路及有橋隧線路。,特點(diǎn)：有承力索，帶有張力補(bǔ)償器，有中心錨節(jié)且較復(fù)雜；受流質(zhì)量好，適用于速度高的正線。,2.鏈型懸掛,計(jì)算軌道和地中電流的意義： (1)確定牽引網(wǎng)電路模型 (2)計(jì)算對(duì)通信線路的干擾,4.2 軌

4、道和地中電流,接地電阻 軌道網(wǎng)特性阻抗 分別為鋼軌單位自阻抗和對(duì)地導(dǎo)納 接觸網(wǎng)對(duì)地和鋼軌對(duì)地的互阻抗 軌道電流與電壓 接觸網(wǎng)電流,分析中假設(shè)： 1. 軌道是一個(gè)非線性網(wǎng)絡(luò)，分析時(shí)假設(shè)其為線性網(wǎng)絡(luò)，能應(yīng)用疊加定理。 2. 視軌道為參數(shù)均勻的無限長導(dǎo)線，能應(yīng)用長線理論。 分析：,的 分析，由傳輸線理論 在x正方向上有,分布參數(shù)使 和 變化，整理得：,通解,根據(jù)邊界條件求解A、B 1.在鋼軌回流線處x=0,2.在機(jī)車處，x=l,得,軌道電流、電位分布表達(dá)式為：,地中電流,特例1：若認(rèn)為變電所接地電阻,軌地電流分布,特例2：若認(rèn)為變電所接地電阻,據(jù)實(shí)測(cè)：當(dāng)機(jī)車距變電所距離大于5km，這種簡化的誤差小于

5、5%。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：,如果l足夠長，則可忽略鋼軌電流和地中電流的過渡過程，則：,4.3 牽引網(wǎng)模型簡化,分布參數(shù)，計(jì)算復(fù)雜 非線性,若根據(jù),線性,圖中：Z1接觸網(wǎng)-地回路(有源網(wǎng))自阻抗 Z2軌道網(wǎng)-地回路(無源網(wǎng))自阻抗 Z12接觸網(wǎng)-地回路，軌道網(wǎng)-地回路互阻抗 問題變成為Z1 、Z2、 Z12如何求？即所謂導(dǎo)線-地回路阻抗如何求得,構(gòu)成接觸網(wǎng)的各種導(dǎo)電線中既有圓形導(dǎo)線（如承力索），也有不規(guī)則導(dǎo)線（如鋼軌和接觸線），導(dǎo)線的參數(shù)在牽引網(wǎng)阻抗計(jì)算中需要用到導(dǎo)線電阻和導(dǎo)線當(dāng)量半徑。 一、導(dǎo)線電阻(指交流電阻),4.4 牽引網(wǎng)導(dǎo)線參數(shù),R0 導(dǎo)線半徑(mm)；0 材料電阻率(.m) r 相對(duì)導(dǎo)磁率；

6、f 頻率(Hz)； k 多股絞線 1.59 單線 1,自感,二、當(dāng)量半徑,由電磁場(chǎng)理論,內(nèi)電感,外電感,接觸線、承力索、加強(qiáng)導(dǎo)線常用導(dǎo)線參數(shù),常用鋼軌參數(shù),2、交流電阻(實(shí)測(cè)),1、當(dāng)量半徑,Carson理論：根據(jù)電磁波理論，計(jì)算以大地為回路的架空導(dǎo)線阻抗。“導(dǎo)線-地”回路中的大地可以用一根虛設(shè)的導(dǎo)線來代替，其中d 為實(shí)際導(dǎo)線至虛設(shè)導(dǎo)線的距離。Carson理論證明，距離d與大地的電導(dǎo)及電流的頻率有關(guān)。,4.5 Carson理論,一、導(dǎo)線-地回路等值自阻抗計(jì)算,由電磁場(chǎng)理論,圓直導(dǎo)線1、2單位長度自感為：,當(dāng)f =50Hz時(shí),由Carson公式, 導(dǎo)線1、2的交流電阻, 導(dǎo)線1當(dāng)量半徑, 大地導(dǎo)

7、電率,等效地回路電阻,大地導(dǎo)電率對(duì)牽引網(wǎng)阻抗的影響較小，在缺乏資料的情況下，可取104/(cm) ，即 =930m,的一般取值,由Carson公式,二、兩個(gè)導(dǎo)線-地回路之間的等值互阻抗,已知原始參數(shù)：,導(dǎo)線1地回路電壓方程,導(dǎo)線1地回路自阻抗,導(dǎo)線1地回路與導(dǎo)線2地回路互阻抗,導(dǎo)線2地回路自阻抗,同理,總結(jié)：,如果存在多個(gè)導(dǎo)線地回路時(shí)，每個(gè)導(dǎo)線地回路單位長自阻抗和每兩個(gè)導(dǎo)線地回路間單位長互阻抗的計(jì)算方法同上。,一、先討論一個(gè)最簡單的例子,4.6 單線牽引網(wǎng)阻抗計(jì)算,J,G,D,單位長度等值電路,已知,例：單線牽引網(wǎng)布置如下：,二、單線牽引網(wǎng)阻抗計(jì)算的一般方法,列寫回路電壓方程：,為了獲得等值當(dāng)

8、量半徑，先求平均值,推廣到n個(gè)并聯(lián)導(dǎo)線-地網(wǎng),思考：若 表達(dá)式如何？,2.兩個(gè)導(dǎo)線-地回路系統(tǒng)等值距離D 設(shè)系統(tǒng)I、II均由兩個(gè)并聯(lián)導(dǎo)線-地回路構(gòu)成,列寫系統(tǒng)感應(yīng)電壓方程,則 平均值,3.算例(通過算例來說明) 鏈形懸掛帶加強(qiáng)導(dǎo)線布置如下：,(3) 接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度，最大弛度fmax(mm),(4) 各線間距：,(5) 若不知，取,方法2：當(dāng)接觸網(wǎng)電流分配關(guān)系不知,4.7 復(fù)線牽引網(wǎng)阻抗,示意圖,特點(diǎn)：接觸網(wǎng)在末端并聯(lián)，鋼軌網(wǎng)全并聯(lián)。 牽引網(wǎng)劃分成三個(gè)導(dǎo)線-大地系統(tǒng)： 接觸網(wǎng)I-地回路 接觸網(wǎng)II-地回路 鋼軌網(wǎng)-地回路 無源網(wǎng),為分析上、下行接觸網(wǎng)中的電流分布、壓損計(jì)算、功損計(jì)算、短路計(jì)算，上、下行