变电所电力牵引与电气计算课件

第三章

电力牵引与电气计算

牵引变电所容量计算与选择§3.1概述牵引供电系统的电能是通过电力机车转化成机械能来牵引列车运动的。电车机车的型号：国产—SS1、SS3、SS4、SS7、SS8、SS9等进口—前苏联6G、日本6K、法国8K交直交机车—CRH系列动车组电力机车由于受运行图及牵引重量、线路状况、司机操作情况等因素的影响，使牵引过程包括了多种工况。而馈线负荷的变化具有随机性。进行牵引负荷及电气量的精确计算是复杂而困难的。本章主要内容电力机车的牵引特性牵引计算馈线电流牵引变电所容量计算与选择§3.2电力机车牵引特性交直型电力机车：实现这一转变过程的是机车主电路，以SS1为例。机车牵引变压器全波整流电路直流牵引电机25kV,50Hz~降压整流SS1型电力机车主电路25kV机车主变压器平波电抗器直流牵引电机，串励机整流机组700kW4200kW电力机车的工作过程牵引变电所输出的高压交流电送到接触网以后，由机车受电弓和接触线接触而引入机车，机车电流经主断路器、高压电流互感器，到机车变压器高压绕组，再经过低压电流互感器、车体、接地电刷、轮轴、车轮到轨道，然后经轨道、大地等流回牵引变电所。机车主变压器将高压交流电变为低压交流电，再经过整流器组整流后变为直流，供给牵引电动机，牵引电动机得电旋转，其转轴输出的机械功率通过齿轮传动装置传送给轮对，轮对作用于轨道，轨道以大小相等、方向相反的力作用于轮对，从而形成牵引力，牵引列车运行。电力机车简况及其牵引特性交流电力机车因主电动机和种类而异。a.接受交流电后变换为直流利用直流电动机运行b.直接将交流降压后利用交流整流子电动机运行目前多采用的是将交流变换为直流后利用直流串励电动机运行。1.电力机车特性的要求：①电力机车出发时，速度为零，需要很大的力；要求起动加速力大。②充分利用牵引电动机容量；列车轻载时，运行速度高；重载时，运行速度低。2.直流串励电动机特性：①起动转矩大，过载能力强。②当负载转矩增加时，电动机转速会自动下降。即低速时所需转矩大，高速时所需转矩小。§3.3牵引计算牵引计算是根据机车类型、牵引重量及必要的线路条件等原始数据，为电气化铁路设计提供必要的结果的过程。牵引计算需要的原始数据主要有：1.机车参数，包括机车类型及其牵引特性，机车重量；2.上、下行单列牵引重量；3.线路情况，如区段总长度，最小曲线半径，上、下行坡道等。要求提供的主要结果有：1.区间运行时分及带电运行时分；2.区间上、下行能耗；3.列车运行曲线牵引计算中获得列车运行曲线是问题的关键！列车运行曲线列车电流曲线与列车运行的状况有关。通过司机操作，机车可在启动、正常牵引、惰行、制动等多种状态下运行。惰行：机车断电运行，靠惯性行驶。制动：对列车加制动力，使列车减速或停止前进。机械制动—通过司机操纵，启动车辆制动阀来实现；电能制动—将电动机转换为他励发电机，从而将制动中的机械能转化为电能。电阻制动—将制动产生的电能消耗在电阻器上，变成热能散发；再生反馈制动—将电能反送到牵引网，供其他处于牵引状态的机车使用或返回电力系统。a.列车运行速度v与列车走行距离的关系，v=f(l)可由原始资料中获得；b.列车走行时间t与列车走行距离的关系，t=f(l)在v=f(l)曲线基础上得到；c.列车取用电流i与列车走行距离的关系，i=f(l)结合机车网上电流特性i=f(v)曲线得到；d.列车取用电流i与列车走行时间的关系，i=f(t)由t=f(l)、i=f(l)曲线作出。列车电流曲线和列车能耗利用i=f(t)曲线计算列车电流及能耗。将时间[0,τ]区间划分为n个间隔，每一等份为Δt(分钟)，则每个时刻都有对应的取流(i)的数值，τ=nΔt电流平均值：平均电压U=25kV列车用电平均功率：列车能耗为：能耗的计算牵引变电所容量计算与选择一、计算列车数N的计算条件近期按调查运量计算，考虑波动性和储备能力远期按国家要求的输送能力计算，考虑储备能力国家规定的需要输送能力接近线路输送能力时，按线路输送能力计算；若低于线路输送能力的一半时，可按2倍需要输送能力计算。不考虑波动和储备系数计算条件当采用近期运量计算时：当需要输送能力接近线路输送能力时：

当需要输送能力低于线路输送能力的一半时：二、列车用电量的计算条件对于不同类型的列车，都按满载货物列车考虑。当电力牵引的旅客列车数比例较大时，或上、下行方向空载车数比例很大时，也可分别按实际的客、货、空列车的用电量计算。三、牵引变压器校核容量的计算条件按其最大容量的需要来确定，应计算最大列车数：Nmax(N非)。☻列车缩慧瞬时棵电流共:指冈列车畅电流廉的即岁时有渡效值殿(h串=1直,2坝,…西,n愁,h债为供兆电臂康内运撑行的哪列车火数)穿。☻列车太平均赢电流岗:指奶列车爬在计感算区煮段运盈行时袭间内滑，列票车瞬掘时电饥流设的镰平均乞值；劈燕即：☻列霉车用淡电平语均电疮流膝:税指列返车在登计算阳区段饰内运漂行时言，在烈用电竞运行摘时间饥内，哗列车粒瞬时饼电流虽的平醒均值伟；列车造电流1.探列车馆电流味的平椒均值吼：2.雨列车在取电睁平均挎电流纵为：考虑灾列车还正常百运行滔时的话自用副电7蜜A：3.内列车唐取电原走行胶时间唇内有稿效电吩流：令鹅，梦为机现车取馆流有种效系笔数一般进通常援取即：列车闻在供买电分接区带耻电运松行时暴的有奶效电额流等威于其陷平均已电流川与有哥效系井数的陈乘积新。馈线够电流丽是确跳定主宵设备已容量唉的主素要数泡据定义旁：牵殃引变著电所钞侧母姻线经器由馈贴电线扰送到柳牵引击网中堆的电射流，骨即牵果引变愤电所舰的负篮荷电售流。牵引申变电为所馈鼓线电计流，至等于惜供电眼分区退各运陕行列摸车的潮电流劲之和箱。计算淡方法珠：1.饼负荷烘过程校法2.同型述列车小法3.很概率漂统计已法馈线肿电流列车逢运行薄图：馈线攻电流弊的计炊算(1东)原牢始数组据：(2比)馈亮线日助平均巡寿电流家IF由已道知的洲原始堤数据边：所以多，我省们可瓣由上巧、下他行的牵引与能耗、上思下行厚的带电退运行兴时间；或堤由上电下行冠的即时耀有效榨电流、总运但行时乌分、带电掘运行削时分计算快得到炊列车录上下避行带踢电平民均电挤流。对全淘日T仿，2吵4h任=1苦44誓0m校in怕来说叔，上颂行有瞧N列掠，下萝行有责N列须，则奏上、施下行欺平均讽电流说为：所以醋日平窜均馈酿线电贿流(斑单、哲复线膏不影舱响此撤计算睁方法休)当N嫌对列芦车运鞭行情蝇况相足同时尸(同害型号批机车稀，同粗重，阵同速婶…)即P—秒(N煌对列钢车作艘用时拦)馈雪线全疏天带忽电概石率Ig—每伴列车撕通过绑全区棕的全携日平急均带证电电星流tg—每匹列车阵通过坚全区尼带电甜时间旷(m始in感)(3渐)馈忙线电钩流有听效值假定击：1框.各榨区间锤日带往电平厕均电帅流相上同，厨即：床Ig(k浙)=捆Ig2.包各区寄间日攀带电框时分以相同抓，即握：Tg(k晕)=扯Tg那么鞭：各剥区间粗日带数电概帐率也蚀相同友，即忧：正常加运行筛和紧亦密运封行是柔相对茫而言刘的，辩一般相按全涝日平瓜均有愁效电晨流选黎择变子压器态。1.利三相灵牵引赔变电煎所计算爱容量竖取决棚于重尾负荷冠绕组珠的有铅效电突流。所以所变压参器计扭算容队量(心按正快常运惊行考勉虑)正常缘瑞运行爹时牵稻引变秆压器辨容量尿计算2.箩单相流变压萍器按馈雄线有贞效电断流（蜘全日杜平均称）Iε(T淋r)计算若由涛两臂糟合成初到馈讯线，匆则例：盈已知晶IR=1犹80度A，娘IL=2森00董A，谎KεF=1浙.3馋5，贤求单点相变评压器樱计算末容量密。紧密疫运行肢：线路百行车樱中不炕可避喘免的次短时踢间高尺峰运撇输。馈线握电流顽计算莲方法农：以紧司密运泄行时卧全天冬运行初密度赚N´代坛替以甲上公油式中斤的N炉即可狐。N´爹确定趣：复线副：上赵、下回行均颈按1悬0m弓in蒸(或往8m羡in犁)为针间隔蛇连发即每艘天1喷44杏对列饱车或争每天爱18早0对债列车紧密挽运行聪时牵旅引变挡压器培容量胁计算单线凝：经表验公救式：由此俘可得色馈线箱电流佣，进树而可芦得变华电所朽容量牵引样变压洋器的斥校核痒容量对牵和引变善压器辣进行反容量庄校核瞧，要企达到菠两个霞方面悬的目买的：1.种为了董满足拼列车热紧密凭运行喊的需掀要2.暑为了械保证茎牵引希变压筒器在殊充分勇利用庭过负安荷能外力的模情况唱下能志安全监运行篮。牵引筝变压覆器校泄核容骗量的赶确定1.添不同薄结线理型式您牵引凝变压愈器最膏大容惕量的嫂计算以三沃相Y小N,侄d1姓1结进线牵异引变工压器厦为例重负赛荷臂吩最大日电流轻负娃荷臂民有效号电流2.股校核秋容量牛的确珠定在最念大的健容量泪Sma伍x的基岗础上挎，再如考虑昨牵引震变压桃器的磨过负虹荷能拒力后尼所确裤定的撒容量稀，就验是校昏核容泉量(枝S校)K:温牵引萌变压婶器的搞过负问荷系造数，栋对于充三相上YN柏,d瓦11师牵引役变压本器K兄=1迈.5牵引凉变压朝器容锦量计弹算是纤为了垮确定肺变压眉器的液安装乌容量辱和台咏数。一般阶分为尽两个现步骤妻：首先偷按给尽定计踢算条犯件算倚出变凝压器糕为供罗应牵吉引负努荷所疫需的昂容量剑，称股为计因算容颗量；然后避，考释虑其脸它因味素(袍如备铸用方肤式、千变压承器实遗际规锄格等淹)选蛾出的歪容量唉为安铅装容稼量或酷设计柜容量仙。牵引主变压渗器容民量选呀择牵引祸变压确器在苦检修驴或发惧生故顶障时沿，都摊需有桃备用副变压持器投崇入，杂以确拐保正棚常的历铁路银运输述。1.毙移动志备用采用拨移动沃变压钥器作疑为备回用的笼方式脏，称源为移很动备冻用。采用眯移动愿备用莲方式咐的电掠气化庙区段末，每演个牵喜引变还电所腊装设谅两台查牵引仔变压撒器，唐正常疯时两备台并疑联运园行。铲所内民设有扔铁路赶专用福岔线门。备熔用变反压器劣安放常在移羊动变揭压器赏车上出，停践放于昆适中含位置佳的牵案引变毙电所赚内或乐供电倍段段冤部，侮以便巩于需阀要作君为备诉用变眯压器蛇投入逝时，之缩短套运输北时间较。移动陶备用纷方式丘可用白于沿发线无材公路竟区段阴和单怕线区者段