第7章 牵引供电系统的电能损失

7-4 接触导线截面的选择
7-4 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。
7-3 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，一台运行时 的功率损失为：
2I e21 2I e22 I av1I av 2 P P0 T 1 P K 2 9I N
两台运行时的功率损失为：
(7-20)
2I e21 2I e22 I av1I av 2 1 PT 2 PK 2P0 2 2 9I N 2I e21 2I e22 I av1I av 2 2 设： 0 2 9I N
(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：
2 2 2 PK I ac I bc I ab 4 AK 0.876 10 kW h / a 2 3I N



(7-6)
全年空载电能损耗为：
A0 0.876P0 104 kW h / a
PK I12A I12B I12C 4 AK 0.876 10 kW h / a 2 3I1N
全年实际铁耗为：



(7-14)
A0 0.876P0 104 kW h / a
全年牵引变压器的实际总能耗为：


(7-15)
AT AK A0 104 kW h / a
7-1-2 复线区段
1.1 下 2rI rI II 6 5rI 3rI II 2 4 4 A 8 . 76 m LI m 1 10 10 kW h / a 下 下 t下 下 24 m上 I t上 rI rI II 8 I t 下 (7-3) 1.1 上 2rI rI II 6 A 8.76m LI 2 m 1 5rI 3rI II 10 4 104 kW h / a 上 t上 上 上 24 m下 I t下 rI rI II 8 I t 上 A A下 A上 104 kW h / a


2 Ce
10 kW h / a
4

(7-17)
4 A0 0.8762P 10 kW h / a 0


(7-18)
AT AK A0 104 kW h / a

(7-19)
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
7-3 减少牵引供电系统电能损失的措施 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；
第7章 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
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。






7-1-2 复线区段 2、分开供电
下 0.606m下 1 10 4 104 kW h / a 2 A 4 . 818 m Lr I r I 下 I t下 下 0.606 I II t上 m上 rI I t下 上 0.606m上 1 10 4 104 kW h / a 2 A 4 . 818 m Lr I r I 上 I t上 上 I II t下 0 . 606 m 下 rI I t上 A A下 A 104 kW h / a 上 上 (7-4)
可见，当牵引负荷的实际负荷率小于β0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。
AT AK A0 104 kW h / a




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：
I e2 I e21 I e22 2I av1I av 2 A
所以单相变电所两台单相接线变压器的能耗为：
第7章 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
7-1 牵引网的电压损失
7-1 牵引网的电压损失
7-1-1 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
2 t


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 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。
全年牵引变压器的实际总能耗为：


(7-7)
AT AK A0 104 kW h / a

(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：
2 2 2 I ac I bc I ab AK 2PK 0.876 2 3 2I N
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
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YN，d11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分配关系为：


(7-11)
7-2-2 单相V，V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 两台变压器分别计算时，每台变压器全年实际能耗为：
I e2 AK 0.876PK 2 104 kW h / a IN A0 0.876P0 10 kW h / a
4


(7-12)
I e2 AK 0.438PK 2 104 kW h / a IN A0 1.75P0 10 kW h / a
4


(7-13)
AT AK A0 104 kW h / a




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：

(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：
2 2 2 I Ae I Be I Ce AK 0.8762PK 3 2 I12N
PK I I I 0.146 2 IN
2 Ae 2 Be
Leabharlann Baidu
(7-21)
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：
2 P P T1 K 0 P 0
(7-22) (7-23)
1 PT 2 PK 02 2P0 2
当P T 1 P T 2时
0
1.414 PK P0
(7-24)
2 2 2 1 2 2 I ab I e1 I e 2 I av1 I av 2 3 3 9 2 2 2 2 1 2 I bc I e 2 I e1 I av1 I av 2 3 3 9 2 2 2 1 2 2 I ac I e1 I e 2 I av1 I av 2 3 3 9
7-1-1 单线区段 7-1-1 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
1.1 1 P m LrI m 1 103 kW (7-1) 3 2
2 t
每年的电能损失为：
1.1 1 A 24 365 m LrI m 1 103 3 2 (7-2) 1 2 1.1 8.76m LrIt m 1 104 104 kW h / a 3 2
7-1-2 复线区段
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，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。






以上各式，当m≤1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,σ=10×10-14(CGSM),rI=0.209Ω/km，rI-II=0.026Ω/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： 90.9×104kWh/a 再代入式7-4得分开供电情况下的供电臂能耗为： 111.7×104kWh/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。
两台运行时全年空载电能损耗为：
PK I I I 0.146 2 IN
2 ac 2 bc


2 ab
10 kW h / a
4
(7-9)
4 A0 0.876 2P 10 kW h / a 0


(7-10)
全年牵引变压器的实际总能耗为：
AT AK A0 104 kW h / a