第二章 牵引变电所容量计算与选择.docx

1、第二章 牵引变电所容量计算与选择 第二章 牵引变电所容量计算与选择2.1 牵引变电所容量计算和选择 就是指牵引变压器容量的计算和选择。一般可以分为三个步骤进行。 按给定的计算条件求出牵引变压器供应牵引负荷所必须的最小容量，称为计算容量。 按列车紧密运行时供电臂的有效电流与充分利用牵引变电所的过负荷能力，求出所需要的容量，称为校核容量。这是为确保牵引变压器安全运行所必须的容量。 根据计算容量和校核容量，再考虑其他因素(如备用方式)，最后按实际系列产品的规格选定牵引变压器的台数和容量，称为安装容量或设计容量。 牵引变压器是牵引供电系统的重要设备，从安全运行与经济方面来看，容量过小会使牵引变压器长期

2、过载；反之，容量过大将使牵引变压器长期不能满运行，造成容量浪费。因此，牵引变压器容量的确定是很关键的一步，也是短路计算、负荷计算、电气设备选择的重要依据。 现根据铁路运行实际情况作如下假设： 某复线客、货铁路采用TT供电方式，上行供电臂A长22km，下行供电臂B长20km。其负荷情况如下： 近期调查年货运量=2000万吨/年 牵引吨数Q=5100t 牵引计算结果：（A中已包括机车自用电） 供电臂A 上行：n=3，A=1724kVAh，tg=28.3min t=34.5min tg=29.2min ，A=1988kVAh，n=3下行： t=36.1min N=27对 非 供电臂B 上行：n=3，

3、A=2155kVAh，tg=26.9min t=29.2min 下行：n=3，A=1822kVAh，tg=26.3min t=28.3min N=30对 非cos=0.8，在牵引母线上补偿，补偿后cos=0.9 2.2 供电区间内的需要输送能力 44?10?K?K?10?2000?1.151.221N=21(列/日)= 11（对/ ?7050.365?5100?365Q净日） 其中波动系数，取1.2； K 1K储备系数，复线取1.15； 24?吨/10年） 年运货量（?货物列车载重系数（有各种车辆的百分比决定）； 净列车牵引重量（吨）Q ；2.3供电臂AB的基本参数： 2.3.1 上下行供电臂

4、列车平均电流： 供电臂A: ?A1724上?42.=119.9 =（=IA）?2.4 上行：上aA? t34.5上?A1988上?4.2=132.2（=AI=）?4.2 下行：下aA ?t36.1上B: 供电臂?B2155上?42.=177.1（AI=）=?42. 上行：上aB ?t29.2上?B1822下?2.4）AI=154.5=（?.42 下行：下aB ? t328.下2.3.2 上下行供电臂列车带电平均电流： ?A1724上=146.2（=A=供电臂A:I）?.42?2.4 上行： 上aA ?28.3tg上?A1988上=163.4（A=I=）?42.?2.4 下行：下aA ? 29.

5、2tg上?B2155上=I=）=192.3（A供电臂B: 2.4?4.2上行： 上aB? 9.26tg上?B1822下?2.4=166.3（=IA）=?42. 下行：下aB ? t26.3g下2.3.3 供电臂中同时存在的平均列车数： ?tN11?34.5上=0.264=供电臂A：m 上 T1440?tN1?36.11下=m=0.276 下 T1440?tN11?29.2上=0.223 =供电臂B：m=上 T1440?tN3?1128.下=0.216 m下 T14402.3.4 供电臂内列车带电平均概率： ?tN11?28.3上g=0.072 =p=A供电臂：上 nT3?1440?tN11?2

6、9.2g下=0.074 = p=下 nT1440?3?tN9?26.11上g=0.068 p=供电臂B：上 nT14403?tN326.11?g下=0.067= = p下 nT14403? : 2.3.5 列车电流间断系数?t534.上=1.22 = 供电臂A：a= 上 ?328.t上g?t136.下=1.24 a=下 ?t2.29下g?t2.29上= a= =1.09 供电臂B： 上? 926.t上g?t3.28下=1.08 =a下 ?t3.26下g II的平均电流I I2.4 供电臂AB aB下aA下 aBaA上上-3-3 （A172410）=31.6 I=1.667NA10=1.6671

7、1上aA上-3-3 A10）=36.5=1.667NA10（=1.667111988I下下aA-3-3 ）=39.5（A10=1.66711215510AI=1.667N上aB上-3-3 ）=33.4 （11182210I=1.667NA10A=1.667上aB上 （A）I = I+ I= 68.1 aAaA下aA上）（AI = I+ I=72.9 aBaBaB上 下 IAB的有效电流I、供电臂2.5 xBxA ：供电臂A2P?0720.1.1?上A?1?1=2.4 =K=上xA072.?30nP上AI = KI ）A（31.6=75.8 =2.4上aA上xA上xA2P?0740.1.1?下A

8、?1?1=2.37 K=下xA074.3?0nP 下A I）36.5=86.5（A = KI=2.37下xAxA下下aA0.074=0.141 0.072PP=0.072+0.074=PP+P下AAA上上AA下2P?141.1.1?0?A?1?1=1.808 =K=xA141.?03nPA68=123 (A) I=1.808I = KaAxAxA ：供电臂B2P?068.1?01?上B?1?1=2.46 K=上xB0680.3?nP上B =2.4639.5=97.2A）（I = KI上xB上xB上aB2P?067.1?01.?下B?1?1=2.48 K=下xB0673?0.nP 下B 33.4

9、=82.8 （A）=2.48I = KI下xB下下aBxB0.068=0.130 0.067P=P+PPP=0.067+0.068下BB上B上BB下2P?130.1.1?0?B?1?1=1.867 =KxB1300.3?nPB72=134 (A) =1.867I KIaBxb=xB? 1.04；有效系数，取? 其中： P供电臂出现带电运行列车的平均概率；供电臂有效电流系数K ；x ：2.6 变压器的计算容量S22 S=KUII?2I?I4txBxAxBxA2-1 2272?6821344?123? =0.927.5A) =7698 (KV 0.9变压器的温度系数，一般取；： K其中t ；27.

10、5KV牵引变电所母线额定电压即U 2.7 变压器的校核容量： N非的要求进行核算：按非平行运行区间通过能力：非的有效电流I轻负荷臂A对应于N xA?tgN3.27?28非=0.177 =P=上A nT1440?3?tgN2.27?29非=0.183 P下A nT14403?0.183=0.330 =0.177+0.1830.177P=P+PPP下AA上A上A下A2P?330?0.1.1?A?1?1=1.333 =K=xA330.3?0nPA-3-3=167 10(1724+1988)10=1.66727 I=1.667NA非aA(A) I = KI=1.333167=223 (A) aAxAx

11、A重负荷臂 B对应于N非的最大短时电流： ?tgN30?26.9非=0.187 =P=上B nT3?1440?tgN30?26.3非=0.183 P=下B nT14403?P=P+ PPP=0.187+0.1830.1870.183=0.335 下BB上BBB下上查表4-6-1及Imax=f(p)曲线得： ?A60（2115?1822）60?下）?（上I=177.6 (A) Ut25?（26.9?26.3）g)下上(?I=2.42177.6=430 (A) max表4-6-1参照中国铁道出版社出版，铁道部电气化工程局电气化勘测设计院编牵引供电系统的69页 三相Y,d11接变压器最大短时容量：

12、S=KU(2I+0.65I) xAbmax maxt2-2 223) 430+0.65(227.5=0.9=24873 (KVA) 三相Y,d11接变压器的校核容量为： S=Sbmax/k=24873/1.5=16582 (KVA) 校其中：k过负荷倍数，通常三相Y,d11接变压器取1.5 2.8 变压器的安装容量： 固定备用的安装容量应选用220000KVA的变压器 有变压器允许过负荷50可知： 固定备用的S=200001.5=30000 24873 (KVA) bmax故所选用的固定备用方案是合适的。 根据设备手册，选SF7-20000/110型 第三章 接触网阻抗计算 3.1 按导线允许

13、载流量确定导线与接触悬挂的截面 导线允许载流量：是指在一定环境下，不超过导线最高允许工作温度时所传输的电流，它与环境、温度、风速、导线的最高允许工作温度、导线外径、导线在最高允许工作温度时的交流电组和导线表面状态等因素有关。 按允许载流量选截面：123（134）（A） 460 （A） 又当需要考虑接触导线磨耗时，解除悬挂的允许载流量减小，减小到约为下表值的75。即： 123（134） 46075 = 345（A） 表3-1 由表3-1可知： 悬挂GL-70+ GL-70+ GL-70+GLCB- GJ-70+ GJ-70+ GJ-70+TCG- 10080100类型允许+LGJ-185 GLC

14、A- GLCB-100+LJ-185 TCG-100 TCG-85 215215173 载流量575 690 1100 460 长期540 970 1020 600 505 - - - 20min 100 所以，选双链形悬挂-GLCB-70?GL 2158085资料，用代替考虑到未查到 ?GLCBGLCB? 1731733.2 牵引网阻抗计算： 牵引网阻抗是计算牵引网电压损失、电能损失、短路电流等计算中的基本参数。牵引网主要有接触网和轨道组成，因此，牵引网阻抗是由接触网-大地回路和轨道-大地回路的阻抗组成。牵引网阻抗与牵引网的结构、选用导线（接触线、承力索、加强导线、回流线、正馈线）的型号规格

15、；钢轨的类型、数量和轨矩；牵引网向电力机车的供电方式（DF、DN、AT、BT和CC）以极大地导电率等因素有关。牵引网的电阻主要包括接触网的电阻、钢轨的电阻以及大地回路的电阻。 已知数据： 85，查表3-2-1得 接触导线：GLCB? 1732.7?13BA?16=7.475(mm) =计算半径?R 44?=0.95 当量系数j?R=0.95R=7.475=7.1(mm) 当量半径jj有效电阻：r=0.23 /km 表3-2-1 j截面（mm2） 断面 单位尺寸 计等(mm) 重 直流 效 算续 名量 电阻 半半流 规格?/k(（A径称 （ 径 标) （mkg（mB A 钢铝 m) 称m） /k

16、m） m）GLCA-16.19.929.08.5钢1000.184 67 215 148 470 7 铝2 5 6 5 21520in(A)/ GLCB-16.13.747.4电车线铜接触导线85173 TCG -100 TCG -85 173 54 119 100 / / 2 7 12.10.4 890 760 0.23 0.179 0.211 7 5.9 5.64 7.1 4.6 4.4 400 600 500 / 520 400 85 / / 8 10.8 81 11.76 承力索驰度：f=600 mm 钢轨型式为P50，查表得： 钢轨有效电阻：r=0.18 /km gL606 ?22=

17、96.5 mm 钢轨计算半径：R=钢轨的内感抗：X=0.18 /km g内?-4(1/cm) =1010大地导电率：两线路中心距离为：L=5m 表3-2-2 单位计算等效名称型号 计算界面（根数单线半2mm） 径mm（ ） 重量（kg半径（mm半径 （mm电阻（/cm）持续载流量 （A ）/km ） ）5.34.00.28 340 1921.4 618 68.8 TJ-70 6 5 硬4.76.2铜TJ-95 92.5 192.49 839 0.20 415 4 5 绞105TJ-127.05.3 线117 192.80 0.158 485 0 0 1 7 铝钢 钢铝钢LGJ-96.86.54

18、01 0.315 335 287芯5 4 0 17.81 94.23 1.8 2.07 铝 绞线LGJ-120 LGJ-1116.34 140.721.99 282.30 2872.0 7495 7.60 8.37.22 7.90.255 380 50 LGJ-16 182.426.61 2.53 282.20 7599 6 9.54 9.00.211 445 85 GJ-50 0 34.36 48.26 2.88 2.5 191.8 774 411.1 1 4.6 3 0.163 3.61 (50A) 515 90 1.93 195.7钢绞线GJ-70 GJ-95 GJ-10 72.2 10

19、0.8 2.2 19615 5 6.3 0 6.5859 120 (50A) 1.58 140 (50A) 0 3 2.60 0 .4 1.45 表3-2-3 名称导线型电阻/m 1.0 0.387 0.374 0.359 0.351 1.25 0.401 0.388 0.373 0.365 1.5 0.412 0.400 0.340 0.385 0.376 0.365 0.354 0.347 0.430 0.418 0.358 0.403 0.394 2.0 0.383 0.372 0.365 规格 LGJ-1钢轨 钢轨截面重量 LGJ-2LGJ-3钢轨 周长 LGJ-5计算 半径 LGJ-

20、7有效电阻LGJ-9 rgLGJ-12内阻抗 X LGJ-15等效 半径 ?（ kg/m 号 ） （kg/m） （cm6 5 L 2） （mm） （0 5 R mm） 0 （/km5 ）（/km）0 Rg (mm） 0 钢轨(km)-43 50 60 /2.04 1 44.653 1.38 57.0 0.85 558 0.65 88.9 96.6 109.1 0.46 0.22 0.18 0.135 0.33 0.27 0.22 0.18 0.135 2.69 5.54 12.70.21 51.514 60.35 65.8 77.08 606 685 9 线间几何距离 上、下行线路接触网的等值

21、导线-地回路得自阻抗：Z和Z2 11 各部分距离： 接触导线与承力索间的平均距离： 22d=hf=1300600=900 （mm） jc 33接触导线与钢轨顶中心的距离： dg22)H?( =djg23-2-1 143522)?5800( =2 ）（mm=5844承力索与钢轨顶中心的距离： dg22)(?(H?d) 3-2-2 = dcgjc2143522)?(5800?900) =2 （mm）=6738地回路的等值深度： 085.2 3-2-3 = Dg9?10?f2.085= 14?1050?10?3（mm10） =9322 接触导线-地回路的自阻抗： Z jDgZ=r+0.05+j0.1

22、45 jj R?j3-2-4 310?932=0.23+0.05+j0.145 7.1=0.28+j0.742 )=0.76772.2(?3 承力索-地回路的自阻抗Z cDgZ=rc+0.05+j0.145 c R?c3-2-5 Dg+jX=rc+0.05+j0.145内c Rc310932?=1.93+0.05+j(0.145+0.45) 5.75=1.98+j1.205 =2.31831.3() ?4 接触线-地回路与承力索-地回路的互阻抗Z jcDgZ=0.05+j0.145 jc Rjc3-2-6 310?932=0.05+j0.145 900=0.05+j0.437 =0.4483.

23、5() ?5 等值接触网-地回路的自阻抗 Z 11 =Z+Zjc1 11? Z?ZZZjccjjc3-2-7 (Z?Z)(Z?Z)jcjccj +=Zjc )Z?()Z?(Z?Zjcjcjc=0.05+j0.437+)j0.437.205)?(0.05?0742)?(.05?j0.437)(1.98?j1?(0.28j0. ).4370?(.05?j0.j0437)?(1.98?j1.205)?.(028?j0.742)(0.05?=0.715+j1.184 ) (=1.38358.9?) (Z= Z=0.715+.184=1.38358.9?21地回路的等值阻抗轨道- Z 3X-0.18/0

24、.1450.145-R=5.54mm =96.5=R1010g内?g2 R=ddRdddd8?333g3333333333-2-8 2228 =6435?.543565?1435?50005 ）=660 （mmrDgg Z= + 0.05 + j0.1453 4R?33-2-9 310932?180. + 0.05 + j0.145= 6604=0.095 + j0.457 ) (=0.46778.25?的互阻抗2-地回路1和 上下行线路接触网的等值导线Z 12Dg Z=0.05 + j0.14512 d12310932? =0.05 + j0.145 5040=0.05+j0.329 ) =

25、0.33381.36(?= ）mm式中： d=（=5040dd5080?500012jccc212122229005000? ）=5080=d（=mmd?Lc1j2jc-、2分别与轨道网1 上下行线路接触网的等值导线-地回路、地回路3的互阻抗ZZ 2313 d=dddddddd813ggjggcjcggjgjcgc?3233321133213231228 =81447210?5844?6738?7952=7089（mm） Dg =0.05 + j0.145Z=Z2313 d133-2-10 310?932=0.05 + j0.145 7089=0.05 + j0.307 =0.31180.75

26、() ? 双线牵引网等效网络的阻抗 1 线路牵引网的自阻抗Z 2Z13 =ZZ1 Z33-2-11 2)?80.75(0.311?=0.715 + j1.184 0.467?78.25?=0.691 + j0.978 ?54.8(=1.197) ?2 线路牵引网的自阻抗Z 因：Z=Z ，Z=Z 2313212Z23 Z故：=Z- 2 Z3=0.691 + j0.978 ?) = Z=1.19754.8(?线路牵引网的互阻抗3 ZZZ?Z2313 Z=Z12 Z33-2-12 2).75?(0.31180 =0.05+ j0.329 ?.?78250.467=0.026 + j0.123 ?)

27、78.06(=0.126? 故复线牵引网等值阻抗为：U? IS2/l )/ 2S(ZZ=ZZ 3-2-13 等值单位阻抗： S/l (ZZ)/ 2Z = Z=0.409 + j0.506 ?) 51.06(=0.65? 负荷计算及线型选择第六章 6.1 高压架空线路的选择S16582：c I=87.04 （6.1.1 变压器高压侧电流A） 110?3U3N查电力工程P表1-1,如下 352 表4-1 LGJ型钢芯铝绞线规格 额定 股数及直径mm 计算长期允许单位重量 电阻电流直径截面 -1-1/(km) /kg(km) 钢芯 铝股2/A /mm /mm16 61.8 11.8 5.4 2.04

28、 61.7 105 135 1.38 25 12.2 62.2 6.6 92.2 170 8.4 0.85 35 2.8 12.8 139 6220 3.2 69.6 0.65 50 13.2 195 275 275 11.4 0.46 163.8 70 3.8 335 70.33 1.8 401 13.68 95 282.07 120 2872.0 15.2 0.27 492 380 2.30 150 2872.2 16.72 0.21 598 445 2.53 根据电流I=87.04A，查表得，可选用LGJ-25 假设线间几何距离为2m，查工厂供电P附表19，如下 316表4-2 LGJ钢芯铝绞线的电阻和感抗 (km)-感/0.379 0.386 0.397 0.408 0.417 0.432 0.444 2.5 0.372 3.0 0.456 0.443 0.428 0.420 0