第7章 牵引供电系统的电能损失

1、第7章 牵引供电系统的电能损失 牵引供电系统电能损失，主要包括牵引网电能损失和牵引变压器电能损失两部分。 牵引供电系统的电能损失是电气化铁道的一项重要的运营指标，具有很重要的经济意义。不同的牵引变电所结线型式和不同的接触网供电方式造成的牵引供电系统电能损失也不相同。第第7章章 牵引供电系统的电能损失牵引供电系统的电能损失第7章 牵引供电系统的电能损失7-1 牵引网的电能损失7-2 牵引变压器的电能损失7-3 减小牵引供电系统电能损失的措施7-4 接触导线截面的选择第第7章章 牵引供电系统的电能损失牵引供电系统的电能损失7-1 牵引网的电压损失7-1 牵引网的电压损失牵引网的电压损失7-1-1

2、电压损失的简化计算法7-1-2 单线牵引网中的电压损失7-1-3 复线牵引网中的电压损失7-1-1 单线区段 7-1-1 单线区段单线区段 m列车在供电臂产生的总的平均有效功功率损失为kWmmLrIPt321013121 . 1(7-1) 每年的电能损失为：ahkWmmLrImmLrIAtt/101013121 . 176. 81013121 .7-2) 显然，牵引负荷电流、牵引网单位电阻、车流密度、供电臂的长度与牵引网的能耗成正比。7-1-2 复线区段 7-1-2 复线区段复线区段 1、并联供电 并联供电牵引网电能损失的计算，是分别按上、下行计算，然后求出供电臂的总

3、能耗。 每一供电臂牵引网的电能损失，包括列车自身造成的和同行列车产生的以及非同行线路列车产生的三项电能损失之和。7-1-2 复线区段ahkWIrrImrrmrrLImAahkWIrrImrrmrrLImAtIIIItIIIIIIIIttIIIItIIIIIIIIt/1010824351621 . 176. 8/1010824351621 . 176. 8442442上下下上上上上上下上上下下下下下(7-3)ahkWAAA/104上下7-1-2 复线区段 2、分开供电ahkWAAAahkWmIrIrmILrmAahkWmIrIrmILrmAtItIIItItItIIItI/10/1010606.

4、 01606. 0818. 4/1010606. 01606. 0818. 44442442上下上下上下上上上上上上下上下下下下下(7-4) 以上各式，当m1时，含有(m-1)因子的项为零。7-1-2 复线区段 例：复线区段一牵引变电所，如图7-1所示。牵引网采用直接供电方式，接触网采用单链形悬挂其参数为： 钢轨P50,=1010-14(CGSM),rI=0.209/km，rI-II=0.026/km。 求：并联供电与分开供电情况下的供电臂电能损失。 解：分左侧供电臂和右侧供电臂两步求解，且每侧供电臂要分下行和上行两步求解。 把已知条件代入式7-3可得并联供电情况下的供电臂能耗为： 90.91

5、04kWh/a 再代入式7-4得分开供电情况下的供电臂能耗为： 111.7104kWh/a 从以上计算可知，并联供电的能耗比分开供电的能耗小。因此，并联供电比分开供电具有优越性。7-1-2 复线区段7-2 牵引变压器的电能损失 牵引变压器的电能损失，是指变压器的铜耗和铁耗两部分能耗。铜耗和铁耗可分别通过变压器的短路与空载试验而得到。在每台变压器的铭牌上也都标有短路损耗和铁耗。为了计算电能损失时进行参考，部分牵引变压器的额定损耗如表7-1所示。 牵引负荷虽然变化剧烈，但变压器的负载率是较低的，因此其实际负载损耗需要通过额定短路损耗按负载率进行换算。变压器的负载率是副边负载电流与额定电流之比。变压

6、器的实际负载损耗等于负载率的二次方与额定短路损耗的乘积。对变压器进行电能损失和经济运行计算时，有关其损耗数据应按其实际铭牌数据取值。7-2 牵引变压器的电能损失牵引变压器的电能损失7-2 牵引变压器的电能损失7-2 牵引变压器的电能损失7-2 牵引变压器的电能损失牵引变压器的电能损失7-2-1 三相YN，d11结线变压器电能损失7-2-2 单相V，V结线变压器电能损失7-2-3 纯单相结线变压器电能损失7-2-4 阻抗平衡变压器电能损失7-2-1 三相YN，d11结线变压器电能损失 7-2-1 三相三相YN，d11结线变压器电能损失结线变压器电能损失 在第二章中已知两供电臂负荷在三角接绕组中的

7、分配关系为：212221221212222122212923132923132923132avaveeacavaveebcavaveeabIIIIIIIIIIIIIII(7-5)7-2-1 三相YN，d11结线变压器电能损失 在牵引变电所中，一台变压器运行时的全年实际铜耗为：ahkWIIIIPANabbcacKK/103876. 042222(7-6) 全年空载电能损耗为：ahkWPA/10876. 0400(7-7) 全年牵引变压器的实际总能耗为：ahkWAAAKT/1040(7-8)7-2-1 三相YN，d11结线变压器电能损失 若改为两台运行，则全年实际铜耗为：ahkWIIIIPIIII

8、PANabbcacKNabbcacKK/10146. 0876. 0232422222222(7-9) 两台运行时全年空载电能损耗为：ahkWPA/102876. 0400(7-10) 全年牵引变压器的实际总能耗为：ahkWAAAKT/1040(7-11)7-2-2 单相V，V结线变压器电能损失 7-2-2 单相单相V，V结线变压器电能损失结线变压器电能损失 两台变压器分别计算时，每台变压器全年实际能耗为：ahkWAAAahkWPAahkWIIPAKTNeKK/10/10876. 0/10876. 040400422(7-12)7-2-3 单相结线变压器电能损失 7-2-3 单相结线变压器电能

9、损失单相结线变压器电能损失 已知同相两个臂负荷在变压器绕组中引起的有效电流为： AIIIIIavaveee21222122 所以单相变电所两台单相接线变压器的能耗为：ahkWAAAahkWPAahkWIIPAKTNeKK/10/1075. 1/10438. 040400422(7-13)7-2-4 阻抗平衡变压器电能损失 7-2-5 阻抗平衡变压器电能损失阻抗平衡变压器电能损失 阻抗平衡变压器的能耗计算用一次侧的电流计算比较简便，因为一次侧只有3个绕组，比二次侧绕组简单。 一台阻抗平衡变压器的全年铜耗为：ahkWIIIIPANCBAKK/103876. 0421212121(7-14) 全年实

10、际铁耗为：ahkWPA/10876. 0400(7-15) 全年牵引变压器的实际总能耗为：ahkWAAAKT/1040(7-16)7-2-4 阻抗平衡变压器电能损失 在牵引变电所中如果是两台阻抗平衡变压器并联运行，则全年的铜耗、铁耗和总能耗分别为：ahkWPA/102876. 0400(7-18)ahkWAAAKT/1040(7-19)ahkWIIIIPIIIIPANCeBeAeKNCeBeAeKK/10146. 0232876. 04222221222(7-17)7-3 减少牵引供电系统电能损失的措施7-3 减少牵引供电系统电能损失的措施减少牵引供电系统电能损失的措施7-3 减少牵引供电系统

11、电能损失的措施 为了减少牵引供电系统的电能损失，通常采取如下措施： 1、限制供电臂的长度； 2、加设加强导线； 3、当电气化铁路有较大的迂回区段时，应设置捷接线； 4、接触网尽可能采用双边供电方式； 5、在满足防干扰条件的电气化区段，牵引供电系统应采用直接供电方式； 6、结合变压器经济运行选择容量； 7、对牵引网结构布置、材质、导线及截面进行优选，以降低牵引网阻抗； 8、因负荷要求，需对接触悬挂实行分段采用不同截面时，在单线区段应由近电源点开始依次由大到小采用不同截面的导线；7-3 减少牵引供电系统电能损失的措施 9、实行牵引变压器的经济运行 以三相牵引变电所为例，两台三相变压器为同容量。则，

12、一台运行时的功率损失为：022122211922PIIIIIPPNavaveeKT(7-20) 两台运行时的功率损失为：022122212292221PIIIIIPPNavaveeKT(7-21)202212221922NavaveeIIIII：设7-3 减少牵引供电系统电能损失的措施 则式7-20与式7-21可分别表示为：0201PPPKT(7-22)0202221PPPKT(7-23)时当21TTPP00414. 1PPK(7-24) 可见，当牵引负荷的实际负荷率小于0时，宜投入一台运行较为经济；反之，宜两台同时投入运行。7-3 减少牵引供电系统电能损失的措施 10、在复线区段，采用上、下

13、行线路在供电臂末端并联供电，可减少牵引网电能损耗； 11、在牵引变电所装设并联电容补偿装置，可提高功率因数，减少电能损失； 12、在牵引变电所中采用节能型牵引变压器，效率可达99%以上。7-4 接触导线截面的选择7-4 接触导线截面的选择接触导线截面的选择 接触线是向电力机车供电的导线。由于它与受电弓直接接触，经常处于磨擦状态，特别在高速运行和恶劣的气候条件下，要保证电力机车正常取流，除了要求接触线满足良好的导电性能外，还必须具备足够的机械强度和耐磨性。因此，选择接触导线截面时应满足机械强度和电气性能两方面的要求。7-4 接触导线截面的选择7-4 接触导线截面的选择接触导线截面的选择7-4-1

14、 按允许载流量确定接触导线截面7-4-2 按经济截面选择接触导线7-4-1 按允许载流量确定接触导线截面 7-4-1 按允许载流量确定接触导线截面按允许载流量确定接触导线截面 接触导线允许载流量指一定环境条件下，不超过导线最高允许工作温度时所传输的电流，其计算式为： ARWWWItSFR(7-25) 各种导线的允许载流量可直接利用接触悬挂允许载流量表获得，如表7-2所示。 估算时，单链形悬挂中，流过钢绞线承力索的电流大约为接触导线电流的15%。当需要考虑接触导线磨耗时，接触悬挂的允许载流量需减小，减小量约为表7-2数值的15%。7-4-1 按允许载流量确定接触导线截面7-4-2 按经济截面选择接触导线 7-4-2 按经济截面选择接触导线按经济截面选择接触导线 在保证接触导线所传输的电流不超过允许载流量的条件下，还需要考虑另外一种情况，即有时