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、寒计算唇列车某数N吉的计胸算条腥件近期蝴按调或查运置量计植算，俱考虑哈波动碗性和翁储备品能力远期予按国负家要架求的叼输送脂能力逢计算驶，考锤虑储别备能匪力国家池规定杀的需烧要输滨送能解力接锄近线柄路输蝇送能宇力时坡，按线抽路输丧送能许力计卫算；贯若低巧于线郑路输探送能训力的奖一半殃时，可按桶2倍钓需要那输送雷能力穗计算韵。不贵考虑绪波动耍和储旋备系线数计算遭条件当采影用近巡寿期运疗量计春算时厅：当需毯要输派送能泽力接粗近线独路输窑送能努力时价：当需庭要输植送能涛力低扁于线耐路输趁送能描力的偶一半蝴时：二、书列车并用电郑量的隐计算塔条件对于糕不同利类型亭的列种车，炭都按鼠满载除货物巧列车某考虑殖。当电凳力牵宾引的谅旅客身列车欲数比艺例较忽大时祖，或黄上、模下行龄方向攻空载捆车数冒比例列很大议时，胶也可脂分别女按实搏际的牛客、浪货、胖空列价车的怠用电毫量计吸算。三、伪牵引帝变压棕器校孕核容乘量的劈燕计算乞条件按其迟最大待容量新的需坝要来蹄确定肃，应扑计算愉最大垒列车撇数：恐Nma象x(N非)。☻列车康瞬时掘电流辱:指构列车拿电流竖的即孕时有趁效值甜(h洽=1抚,2携,…拿,n狼,h盆为供弦电臂堵内运眼行的刘列车近数)第。☻列车刚平均兽电流丝式:指缓列车落在计跌算区殃段运面行时声间内惩，列岛车瞬虚时电乘流华的秃平均把值；佩即：☻列橡车用金电平议均电乒流筑:装指列筛车在那计算词区段桌内运蹄行时拾，在猴用电谁运行院时间矮内，蓝列车咸瞬时男电流财的平哗均值肾；列车梳电流1.欲列车区电流荡的平种均值误：2.即列车豪取电日平均币电流补为：考虑技列车视正常起运行御时的溪自用匀电7寒A：3.屈列车狠取电估走行研时间昏内有掉效电相流：令驾，临为机恋车取听流有违效系喂数一般前通常示取即：列车熔在供余电分荡区带将电运桑行时供的有恶效电喂流等钢于其炒平均士电流旺与有夹效系倍数的负乘积短。馈线晌电流龙是确原定主常设备世容量惠的主榴要数算据定义解：牵隶引变特电所沈侧母解线经微由馈王电线辅送到沃牵引约网中企的电冻流，冲即牵符引变冒电所摄的负扣荷电茧流。牵引执变电废所馈亡线电蜜流，深等于怜供电的分区椅各运量行列置车的腰电流吗之和初。计算骡方法岔：1.甲负荷线过程奖法2.同型毒列车贼法3.旁概率盖统计肃法馈线堆电流列车浴运行斯图：馈线肠电流筹的计哗算(1历)原助始数坐据：(2不)馈创线日拒平均妥电流飘IF由已金知的夺原始春数据正：所以祖，我灭们可棋由上惹、下盖行的牵引蹈能耗、上盟下行殊的带电斥运行辱时间；或捕由上最下行援的即时秧有效彻电流、总运拖行时鬼分、带电桂运行驾时分计算础得到退列车言上下拒行带脉电平眯均电斤流。对全犹日T夹，2吉4h盆=1逐44唯0m跟in美来说喷，上香行有梢N列菜，下承行有彩N列货，则追上、宫下行救平均白电流惠为：所以慕日平腔均馈猾线电虾流(匆单、版复线弓不影纱响此逆计算旬方法隆)当N烛对列仙车运映行情摆况相怀同时虾(同婚型号秤机车反，同赢重，款同速蒙…)即P—躺(N减对列洋车作岗用时拢)馈盈线全锻天带絮电概拴率Ig—每陡列车行通过天全区盟的全嘱日平晨均带挠电电涉流tg—每凉列车路通过叼全区谦带电设时间模(m粱in勤)(3虫)馈从线电锻流有胡效值假定厚：1区.各怀区间良日带帝电平江均电啄流相模同，鞭即：台Ig(k狂)=调Ig2.汉各区桶间日窜带电猴时分哥相同务，即典：Tg(k陕)=亡Tg那么珠：各准区间谣日带最电概端率也毙相同垂，即不：正常哨运行凉和紧寺密运拍行是育相对削而言档的，顾一般妖按全旷日平咱均有帜效电脂流选旧择变自压器侵。1.搂三相锅牵引丹变电处所计算仁容量昌取决僵于重栽负荷卵绕组嗓的有御效电奴流。所以茅变压编器计次算容封量(早按正恨常运漫行考霸虑)正常写运行捎时牵攀引变押压器言容量牙计算2.狼单相冷变压眨器按馈骡线有描效电抱流（准全日捡平均批）Iε(T碧r)计算若由烤两臂馋合成贿到馈偿线，损则例：帮已知甘IR=1代80看A，蓝IL=2糖00姨A，珍KεF=1梢.3宁5，星求单排相变息压器壤计算灿容量刑。紧密央运行躁：线路汪行车带中不黎可避占免的岛短时茶间高浆峰运孙输。馈线举电流蠢计算症方法竭：以紧逝密运许行时竭全天非运行油密度衡N´代女替以该上公鲁式中录的N麻即可茫。N´蓬确定方：复线邪：上妄、下雾行均融按1寒0m旋in漆(或仙8m熊in呆)为疲间隔销连发即每问天1蔑44短对列吨车或佛每天勒18宿0对螺列车紧密岩运行愈时牵突引变棍压器期容量欣计算单线绩：经逗验公鸣式：由此扰可得买馈线堪电流纯，进步而可唇得变棒电所障容量牵引倘变压糕器的滋校核流容量对牵倒引变新压器猴进行微容量也校核反，要涂达到玩两个净方面良的目清的：1.鲜为了健满足倦列车耗紧密竟运行像的需双要2.驾为了赏保证吐牵引伴变压恼器在鄙充分瓦利用纸过负把荷能善力的究情况程下能理安全照运行耐。牵引脸变压塞器校鉴核容动量的掘确定1.拿不同丙结线雀型式遍牵引牵变压彩器最近大容艰量的倍计算以三勤相Y清N,圾d1表1结娱线牵忘引变繁压器露为例重负领荷臂雹最大霞电流轻负别荷臂济有效顶电流2.蜡校核摘容量惩的确裹定在最泄大的吧容量名Sma电x的基搜础上绢，再裤考虑以牵引士变压吩器的剖过负娘荷能碑力后涂所确忠定的诸容量冰，就者是校友核容焦量(私S校)K:袜牵引旨变压届器的胡过负程荷系挎数，坐对于训三相善YN捷,d春11挥牵引续变压怖器K唐=1泛.5牵引傅变压签器容每量计位算是段为了葱确定吼变压墓器的财安装卖容量须和台跌数。一般控分为割两个抄步骤孕：首先窝按给菊定计明算条孟件算蕉出变环压器筋为供痕应牵既引负茂荷所展需的孤容量框，称挨为计顺算容鼓量；然后舍，考富虑其柄它因升素(闲如备紫用方煮式、愿变压蛙器实朽际规相格等颗)选谁出的歇容量砌为安劲装容渠量或烧设计补容量延。牵引谣变压垦器容膊量选挺择牵引万变压梨器在捕检修赚或发的生故杂障时乒，都驶需有散备用绍变压蜓器投乐入，盆以确奶保正哗常的太铁路的运输俘。1.蹈移动隆备用采用竖移动崖变压悬器作披为备科用的届方式库，称蹄为移厕动备挥用。采用朽移动猴备用易方式艰的电贷气化蹄区段弹，每展个牵挥引变度电所爷装设施两台章牵引旅变压驴器，戚正常扬时两吐台并袋联运从行。辱所内皮设有填铁路俗专用布岔线菊。备士用变铸压器励安放理在移柄动变做压器奸车上侄，停折放于俯适中慢位置脆的牵伸引变踩电所条内或僻供电打段段献部，厨以便刻于需垄要作腊为备殊用变堤压器阁投入酱时，藏缩短中运输丸时间义。移动伐备用寸