《牵引供电系统》_第三章_牵引负荷计算
城轨交通供电牵引供电计算课件
VS
详细描述
绿色环保供电技术旨在减少对环境的影响 ，采用清洁能源和高效节能技术，降低能 源消耗和排放。例如，采用太阳能、风能 等可再生能源，减少对化石燃料的依赖； 采用高效节能的变压器和电机等设备，降 低能源损耗。这些技术有助于推动城轨交 通的可持续发展，保护环境，造福子孙后 代。
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靠。
城轨交通供电系统的特点
01Βιβλιοθήκη 0203大容量和高可靠性
城轨交通供电系统需要满 足大量列车和乘客的用电 需求，同时要保证供电的 可靠性和稳定性。
复杂性和多样性
城轨交通供电系统涉及多 个子系统和设备，需要综 合考虑各种因素，确保系 统的协调和优化。
节能和环保
城轨交通供电系统需要采 取节能措施，降低能耗和 排放，符合环保要求。
采用先进的节能技术和环保材料，降低能耗 和减少对环境的影响。
可靠性
具备高可靠性和稳定性，能够在各种复杂环 境下保持正常运行。
维护方便
采用模块化设计，方便进行日常维护和检修 。
牵引供电设备的应用场景
城市轨道交通
适用于地铁、轻轨、单轨等城市轨道交通系统， 为其提供电能供给。
铁路
适用于国铁、城际铁路、货运铁路等铁路系统， 为其提供电能供给。
牵引供电计算的主要内容
负荷计算
01
根据城轨交通的客流量和列车运行图，计算牵引供电系统的负
荷，包括牵引负荷和动力照明负荷。
短路电流计算
02
根据电路模型和负荷计算结果，计算短路电流，以便进行继电
保护和开关设备选择。
无功补偿计算
03
根据负荷计算结果，计算无功补偿容量，以提高牵引供电系统
的功率因数。
负荷计算公式
一. 三相用电设备组计算负荷的确定:1. 单组用电设备负荷计算: P30=KdPe Q30=P30tanφS30=P30/cosφI30=S30/(1.732UN)2. 多组用电设备负荷计算: P30=K∑p∑P30,i Q30=K∑q∑Q30,i S30=(P²30+Q& sup2;30)½ I30=S30/(1.732UN)注: 对车间干线取K∑p=0.85～0.95 K∑q=0.85～0.97对低压母线①由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取? ?K∑p=0.80～0.90? ???K∑q=0.85～0.95? ?? ?? ?? ???? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???②由车间干线计算负荷直接相加来计算时取? ???K∑p=0.90～0.95? ???K∑q=0.93～0.97? ?? ?? ?? ???? ?3. 对断续周期工作制的用电设备组? ???①电焊机组要求统一换算到ε=100﹪,Pe=PN(εN)½ =Sncosφ(εN)½(PN.SN为电焊机的铭牌容量;εN为与铭牌容量对应的负荷持续率;cosφ为铭牌规定的功率因数. )②吊车电动机组要求统一换算到ε=25﹪, Pe=2PN(εN)½二. 单相用电设备组计算负荷的确定:单相设备接在三相线路中,应尽可能地均衡分配,使三相负荷尽可能的平衡.如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15﹪,则不论单相设备容量如何分配,单相设备可与三相设备综合按三相负荷平衡计算.如果单相设备容量超过三相设备容量15﹪时,则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量,再与三相设备容量相加.1. 单相设备接于相电压时等效三相负荷的计算: Pe=3Pe.mφ( Pe.mφ最大单相设备所接的容量)2. 单相设备接于线电压时等效三相负荷的计算: ①接与同一线电压时? ?? ?Pe=1.732Pe.φ? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?②接与不同线电压时 Pe=1.732P1+(3-1.732)P2Qe=1.732P1tanφ1+(3-1.732)P2tanφ2设P1>P2>P3,且cosφ1≠cosφ2≠cosφ3,P1接与UAB,P2接与UBC,P3接与UCA.③单相设备分别接与线电压和相电压时的负荷计算? ? 首先应将接与线电压的单相设备容量换算为接与相电压的设备容量,然后分相计算各相的设备容量和计算负荷.而总的等效三相有功计算负荷为其最大有功负荷相的有功计算负荷P30.mφ的3倍.即? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ???P30=3P30.m φ? ?? ?? ?Q30=3Q30.mφ5施工用电准备现场临时供电按《工业与民用供电系统设计规范》和《施工现场临时用电安全技术规范》设计并组织施工，供配电采用TN—S接零保护系统，按三级配电两级保护设计施工，PE线与N线严格分开使用。
牵引供电三相v v联结计算题计算过程
牵引供电三相v v联结计算题计算过程牵引供电三相v v联结是指通过特定的方式将交流电源分配给行车、牵引及辅助电气设备，以满足列车正常运行的电气供应需求。
在实际应用中，需要对牵引供电三相v v联结计算进行精确的计算，以保证系统的电气稳定性和安全性。
下面将对牵引供电三相v v联结计算过程进行详细分析和阐述。
1.牵引供电三相v v联结计算的基本概念牵引供电三相v v联结是根据列车的运行速度和负载大小，通过串/并联或串联变压器的方式将高压输入变为适合列车牵引设备使用的低电压电源。
其给定值的计算基于下面的公式：Uml = (Upm2 / Z1) × Z2 × Z3其中，Uml是牵引电缆两端的电压；Upm2是高压电源的电压；Z1、Z2和Z3是电阻或电抗器的阻抗。
2.牵引供电三相v v联结计算的基本步骤（1）计算牵引轴每一组电机的额定电流牵引轴是指一个驱动轴到对面的驱动轴之间的区间。
按照牵引轴两端牵引设备总功率和额定电压计算得到每组电机的额定电流。
（2）计算每组电机的电源电压将计算出來的牵引设备的额定电流乘以不同的负载率，能得到每个牵引电机的电源电压，然后再通过推算得出该段牵引电缆两端的电压。
（3）计算每组电机的平均电源电压将每组电机的电源电压求平均值，得到牵引电缆两端的平均电源电压。
（4）计算每组电机的三相效率所需的平均供电电压平均供电电压通过用牵引设备的总功率除以设备各组电机的额定电流，再根据计算公式得出每个牵引电机所需的平均供电电压。
（5）利用牵引供电三相v v联结电源电压平衡平衡输入电缆的电压值，避免3相电缆的电压差异超过限度。
在牵引供电三相v v联结计算中，牵引线电压均衡是一个基本要求。
如果电压不均衡，需要进行一定的调整和改进，从而确保系统的电气稳定性和安全性。
3. 牵引供电三相v v联结计算的技术要点（1）要合理选择牵引电机的系数和负载系数（2）采用合理的电源电压调节方式，实现三相电压的均衡分配（3）要根据列车负载和运行时速，进行合理的串/并联和变压器的设计选择（4）对于复杂系统和大功率的牵引供电保护设备，必须进行可靠性评估并进行适当的备份总的来说，牵引供电三相v v联结计算是保证列车正常运行的关键环节。
《牵引供电系统》-第三章-牵引负荷计算
车辆负荷沿线路移动，可出现在供电区段上任意位置，并 不固定。 2、波动性
在电气化铁路运营中，车辆行车密度、运行速度、线路状 况、环境因素等变化都会导致车辆取流及牵引总负荷的大小 随时间发生很大变化，以至于这种波动性甚至表现为间断性 ，牵引负荷一般很难表现出持续的状态。
特别适用于运输繁忙的铁路干线和隧道多，坡度大的山区 铁路。
§3.1 牵引供电负荷简介
一、电动车辆类型
1、直直型：直流供电+直流牵引电动机的； 该机型已基本退出历史舞台。
2、交直型：交流供电+直流牵引电动机； 世界上多数列车采用该机型
3、交直交：交流供电+变流器环节+三相交流异步电动机。 这是发展的主流和方向。
态的机车使用或返回电力系统。
§3.2 车辆电流和能耗
二、车辆电流曲线
1、机车电流曲线：车辆电流i 与机车行走里程l 的关系(i-l曲 线)或车辆电流i与车辆运行时间t的关系(i-t曲线)。
§3.2 车辆电流和能耗
2、车辆电流的变化说明 ➢ 车辆启动时电流逐渐增加到最大值，然后随着车辆加速而减小。 ➢ 车辆运行级位高时速度增高，电流加大；运行级位低时速度降低 ，电流减小； ➢ 车辆惰性运行和停站时，电力机车只有自用电电流。
则每个时刻都有对应的取流(i)的数值，τ=nΔt。
§3.2 车辆电流和能耗
续上页
➢ 电流平均值： ➢ 电压平均值U=25kV ➢ 车辆用电平均功率 ➢ 车辆在该供电区段的能耗：
§3.3 牵引负荷计算
一、计算内容和作用
➢牵引负荷计算的核心：计算负荷电流(馈线电流)； ➢采取的方法：运行图+概率统计相关原理来获得。
第三章_负荷计算
3.2 负荷计算
第三章 负荷计算及无功补偿
一、用电设备额定容量的确定
1. 用电设备的工作方式
连续运行工作制（长期工作制） 连续运行工作制（长期工作制） 指长期连续运行，可以达到稳定温升， 指长期连续运行，可以达到稳定温升，负荷比较平 稳的用电设备。如照明灯具、锅炉用风机、生产生活用 稳的用电设备。如照明灯具、锅炉用风机、 水泵等。 水泵等。 θs--稳定工作温度
按负荷的功率 性质分 有功负荷曲线 无功负荷曲线 日负荷曲线 月负荷曲线 年负荷曲线
分类
按所表示的负 荷变动的时间 分：
Dept. of Control Engineering , CUIT
第三章 负荷计算及无功补偿
负荷曲线的意义: 负荷曲线的意义: 同类型的电力负荷具有相似的变化规律。 同类型的电力负荷具有相似的变化规律。
第三章 负荷计算及无功补偿
第三章 负荷计算及无功补偿
本章主要内容: 本章主要内容: 3.1 计算负荷的意义和计算目的 3.2 负荷计算的方法 3.3 单相用电设备的负荷计算 3.4 功率损耗 3.5 功率因数计算与无功功率补偿
Dept. of Control Engineering , CUIT
第三章 负荷计算及无功补偿
Dept. of Control Engineering , CUIT
第三章 负荷计算及无功补偿
5.计算负荷(需要负荷) 5.计算负荷(需要负荷) 计算负荷 是一个假想的持续性负荷， 是一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间内实 假想的持续性负荷 际变动负荷所产生的最大热效应相等。通常采用30min的 际变动负荷所产生的最大热效应相等。通常采用30min的 30min 最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导电体的依据。 最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导电体的依据。 表示。 用Pc(Qc、Sc、Ic)或P30(Q30、S30、I30)表示。 求计算负荷的目的 1）选择合适的电气设备、导线截面、开关电器、 选择合适的电气设备、导线截面、开关电器、 电力变压器额定容量。 电力变压器额定容量。 安全、 2）供电设计的前提，也是实现供电系统安全、 供电设计的前提，也是实现供电系统安全 的必要手段。 经济运行的必要手段 经济运行的必要手段。
第3章牵引变电所容量计算与确定
3-1-3 列车能耗
3-1-3 列车能耗 电力机车在运行中消耗的能量是电能，通常称之为列车能耗。
在电力牵引中，列车的运行状态有三种：牵引状态、惰行状态、制动 状态。具体采用哪种状态取决于线路的情况。
在牵引计算中，根据线路状况和列车的运行状态可以通过作图得到列 车电流曲线，即列车取流与走行路线（或时间）的关系曲线，在列车上装 设记录式仪表可画出电流曲线。如：宝风线某段实测的电流曲线如图3-1 所示。
若国家规定的年输送能力已接近线路输送能力时，可按线路输送能力 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。在这 两种情况下，都不再考虑波动系数和储备系数。
因此，在计算牵引变压器容量时，计算列车对数N可按以下三种情况 确定：
3-1-1 确定列车数的计算条件
1、采用近期年运量时
N K1K2 104 列 /日
3-3-1 不同结线方式变压器的绕组有效电流
3-3-1 不同结线方式变压器的绕组有效电流
计算变压器绕组有效电流，首先要明确供电臂负荷在变压器采用不同 结线方式时在变压器绕组中的分配关系。这样就可以用供电臂有效电流和 平均电流求得变压器绕组的有效电流。
1、三相YN，d11结线牵引变压器重负荷绕组的有效电流
第3章 牵引变电所容量计算与确定
3-1 计算条件 3-2 馈线电流 3-3 牵引变压器的计算容量 3-4 牵引变压器的校核容量 3-5 牵引变压器的安装容量
3-1 计算条件
3-1 计算条件
为了合理地确定变压器的额定容量，在进行变压器容量计算时，要 正确选择变压器计算的条件。
牵引变压器的计算容量取决于各供电臂的负荷电流，而各供电臂的 负荷电流主要取决于电力机车类型、牵引定数、牵引方式、线路坡道、 行车量和线路通过能力等。在诸多因素中，当线路断面确定后，年运输 量是确定供电臂负荷的关键因素。由年运输量可以算出线路要通过的列 车数，它反应了列车的密度。其次是列车的用电量，由它可以算出列车 电流，进而确定各供电臂电流。
牵引供电系统继电保护配置及整定计算技术导则
牵引供电系统继电保护配置及整定计算技术导则哎呀，你问这个问题可真是让我头疼啊！不过，既然是关于牵引供电系统继电保护配置及整定计算技术导则的，那我就得好好给你讲讲了。
别着急，我这就来给你普及一下这方面的知识，让你也能成为电力行业的小专家！我们来说说牵引供电系统。
牵引供电系统呢，就是给铁路机车提供动力的那个系统。
它可是铁路运输的重要组成部分，没有它，火车就无法正常行驶了。
而继电保护呢，就是在牵引供电系统中，当出现故障或者异常情况时，能够及时发出警报，让工作人员采取措施的装置。
这样一来，就可以保证铁路运输的安全和稳定。
那么，继电保护配置及整定计算技术导则是什么呢？简单来说，这就是一套关于如何设置继电保护参数的方法和技巧。
有了这套方法，我们就可以根据实际情况，合理地配置继电保护装置，提高牵引供电系统的可靠性和稳定性。
接下来，我就要开始给你讲解具体的配置方法了。
我们要了解牵引供电系统的主要组成部分，包括变压器、发电机、输电线路等等。
然后，我们需要根据这些设备的特性和工作条件，选择合适的继电保护类型和参数。
比如说，我们可以选择过流保护、差动保护、距离保护等等不同类型的继电保护装置。
这些装置各有优缺点，我们要根据实际情况，权衡利弊，选择最适合的方案。
当然了，光有好的继电保护装置还不够，我们还需要进行整定计算。
整定计算就是根据牵引供电系统的实际运行情况，对继电保护装置的参数进行调整。
这样一来，继电保护装置就能更好地发挥作用，确保牵引供电系统的安全运行。
那么，整定计算应该怎么做呢？这里我就给你举个例子吧。
假设我们有一个变压器，它的额定容量是1000千伏安。
我们需要为这个变压器配置一个过流保护装置。
我们要确定这个过流保护装置的灵敏度系数，也就是它在什么情况下会动作。
一般来说，我们可以设定为1.2-1.5倍的额定电流。
接下来，我们还要确定这个过流保护装置的动作时间。
动作时间越短越好，因为这样可以更快地切断故障电流，减少故障损失。
6.第三章-电力牵引与电气计算、牵引变电所容量
二、计算列车数N的计算条件
牵引负荷由通过本供电区段的多台机车构成，负荷计算需要 先计算列车数N，列车数反应列车负荷密度。 1.平均列车数N，代表所需的线路通过能力，一般按运量计算， 并留有一定的储备能力。
远期按国家要求的输送能力计算，考虑储备能力
第三章
电力牵引与电气计算 牵引变电所容量计算与选择
本章主要内容
电力机车的牵引特性（p20-26自学） 牵引计算 馈线电流 牵引变电所容量计算与选择
牵引变压器容量
牵引变压器的容量大小关系到能否完成预定 的运输任务，以及有效地降低运营成本。 从安全运行和经济方面来看： 容量过小----变压器长期过载运行，变压器寿 命缩短； 容量过大----变压器长期不能满载运行，变压 器容量浪费，损耗增加，运营费用增大
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。
列车电流曲线和列车能耗 p27
a.列车运行速度v与列车走行距离l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l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l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t的关系，i=f(t)
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
第三章牵引计算
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牵引计算
牵引计算以力学为基础，研究作用在列车上 的与列车运行方向平行的外力，以及这些力 和列车的运动关系，进而研究与列车运动有 关的一系列实际问题的计算方法，如列车运 行速度和时间、牵引质量、机车能耗、列车 制动等问题的计算与解算。本课程重点学习 牵引质量、运行速度、运行时分等的相关概 念和计算方法。
a)LL≤LY,
wr =
r
R
L
Ll
Ly
600 10 . 5 α g ( N / t )或 w r = g (N / t) R Ly
Wr =
b)LL>LY,
wr =
600 g × LY × q ( N ) R
600 L 10 . 5α g Y ( N / t )或 w r = g (N / t) R LL LL
作用在列车上的力
列车制动力
电阻制动： 电阻制动：
电阻制动力产生原理：利用 电阻制动力产生原理 列车在坡道上的下滑力带动牵 引电动机电枢旋转，使牵引电 动机变为发电机运行。
最大励磁电流限制线 最大励磁电流
最大制动电流限制线
最大制动电流限 制线
解：
1、计算列车平均单位基本阻力 1）韶山3型机车单位基本阻力： w0’=(2.25+0.019V+0.00032V2)g =(2.25+0.019×70+0.00032 ×70 2) ×9.81 =50.50 (N/t)
------=e单位阻力
空气制动力产生原理
闸瓦制动：以机车上装置的空气压缩机产生的压缩空气为动力 推动机车车辆上的制动闸瓦压紧车轮轮箍，由摩擦产生制动。
盘形制动：将闸瓦紧装在车轴上的制动盘而引起制动作用，也是一种 摩擦制动方式。
_动车论坛_交流牵引变电所的负荷计算
第1章绪论1.1 电气化铁路组成铁路电气化已经成为世界各国牵引动力现代化的主要方向，且各国都把它作为发展国家经济的重大技术措施之一，并纳入国家长远发展规划。
电气化铁路是由电力机车和牵引供电系统两大部分组成。
牵引供电装置一般又分成牵引变电所和接触网两部分，所以人们又称电力机车、牵引变电所和接触网为电气化铁道的“三大元件”。
电气化铁路的牵引供电系统本身并不产生电能，而是将电力系统的电能传递给电力机车的。
随着科学技术的发展，电力机车也必将全部取代蒸汽机车和内燃机车，因此对牵引供电系统的设计也必然要求越来越科学和合理。
目前电气化铁路主要有四种电流制，即直流制、三相交流制、单相低频交流制和单相工频交流制。
我国电气化铁道大多数采用网压为25KV的单相工频交流制。
1.2 国内外电气化铁路现状从世界各国铁路发展史来看，电气化铁路的蓬勃发展已经成为必然的趋势。
预计到2015年，世界上将有23个修建高速电气化铁路的国家和地区，里程将突破30000kM。
预计到2005年，我国电气化铁路里程将达到20000kM，到2010年将达到26000kM，铁路电气化率将达到34.6%，电气化复线率将增加到68.9%，电气化铁路承担的客货运量将占铁路总运量的65%以上。
到那个时候，我国的5条主要繁忙大干线：京哈线、京广线、京沪线、陇海线和沪杭浙赣线都将全线实现电气化；八纵八横16条主通道中将有12条基本建成电气化铁路；另外，还将修建多条电气化客运专线；全国6个大区：西南、西北、华北、中南、东北和华东的电气化铁路将基本连接成网；而我国第一条高速电气化铁路(京沪高速电气化铁路)也将全面动工兴建。
届时，我国的电气化铁路里程将跃居世界第二位。
1.3 电气化铁路的优越性电气化铁路的优越性主要体现在：(1)拉得多，跑得快，运输能力大，可满足重载、高速、大运量的铁路干线和大陡坡、长隧道的山区铁路运输的需要。
(2)节约能源消耗，综合利用能源。
蒸汽牵引要燃烧优质煤，而内燃牵引要以价格较高的柴油为燃料，其总功效并不理想。
《牵引供电系统》-第三章-牵引负荷计算
2、列车带电平均电流Ig
Ig 60 A A 7 2.4 7 Utg tg
列车通过供电分区的总的给电运行时分，min
§3.3 牵引负荷计算
3、列车有效电流 I ε
定义：列车电流在供电区间运行全部时间内的均方根值。
公式：
I ε kε I
有效系数，一般1.23~1.41
4、列车带电有效电流 I 公式：
§3.3 牵引负荷计算
2、最大列车数Nmax 。一般按紧密运行状态计算（对/日）。
双线铁路上、下行均按8min追踪连发计算。
1440 N max 180 8
单线铁路按按每区间均有一列车计算
N max
一对车在第i个区间的 上行净走时间，min
1440 t i t i'
停车、会让时间， 一般取7min
§3.3 牵引负荷计算
ΓJ在不同条件下取值不同。
储备系数，单线取 1.2，双线取1.15。
当采用近期运量计算时
J K1 K 2
波动系数，取1.2
线路货物年需要输送能 力，单位万吨／年。
若需要输送能力已经接近线路输送能力时，按线路输送能 力计算；若低于输送能力的一半时，可按2倍需要输送能 力计算。此时，都不再考虑波动系数和储备系数。
车辆惰性运行和停站时，电力机车只有自用电电流。
§3.2 车辆电流和能耗
续上页
车辆电流与铁路线路状况紧密相关。如上坡时车辆运行 阻力加大，牵引力和机车电流也加大；下坡时，车辆的自重 形成牵引力，此时可采用惰性、减速或制动等方式运行。
§3.2 车辆电流和能耗
三、车辆能耗
根据车辆电流曲线i=f(t)，并借鉴微元求和的方法，可求得 车辆能耗。 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。
地铁牵引供电系统
地铁牵引供电系统摘要牵引供电系统是城市轨道交通系统中最重要的基础能源设施，其功能是为轨道交通系统中的电动汽车供电，保证轨道交通车辆的正常运行。
通过比较供电方案，地铁供电系统采用集中供电系统。
该系统包括电力局变电站变电站与主变电站之间的输电线路以及轨道交通供电系统内部牵引输电与配电。
网络，直流牵引供电网络和车站低压配电网络；牵引供电系统由主变电站，高/中压供电网络，牵引供电系统，电力监控系统，接触网系统，杂散电流保护和接地系统以及供电车间组成。
轨道交通供电系统的主要功能如下：接收和分配电能：主变电站主变压器将110KV高压转换为35KV中压，35KV供电网络将电能分配到每个车站和仓库的牵引变电站和降压变电站。
关键字：集中供电方式；牵引变电所；35KV中压Metro traction power supply systemAbstractTraction power supply system is the most important basic energy facility in urban rail transit system. Its function is to supply electric vehicles in rail transit system and ensure the normal operation of rail transit vehicles. Through the comparison of the power supply scheme, the centralized power supply system is adopted in the subway power supply system. The system includes the transmission lines between the substation and the main substation of the power station and the traction and transmission and distribution of the power supply system in the rail transit. Network, DC traction power supply network and station low voltage distribution network；traction power supply system consists of main substation, high / medium voltage power supply network, traction power supply system, power monitoring system, catenary system, stray current protection and grounding system, and power supply workshop. The main functions of the rail transit power supply system are as follows:Receiving and distributing electric energy: the main transformer of main substation converts 110KV high voltage to 35KV medium voltage, and 35KV power supply network distributes electric energy to traction substation and step-down substation of each station and warehouse.Keywords: centralized power supply mode；traction substation；35KV medium voltage目录第一章绪论 (1)1.1 供电系统的功能 (1)1.2 供电系统的构成 (2)1.3 供电系统电磁兼容 (2)第二章牵引供电系统 (3)2.1 牵引供电运行方式 (3)2.2 牵引供电系统保护 (6)2.3 牵引变电所 (10)2.4 牵引网 (13)第三章牵引供电计算 (14)3.1 概述 (14)3.2 平均运量法 (15)3.3 用平均运量法对罗家庄牵引变电所的计算 (16)第四章结论 (20)参考文献 (21)第一章绪论1.1 供电系统的功能1.1.1 全方位的服务功能地铁供电系统为地铁的安全运行提供服务。
第三章 电力系统负荷
f fN
Pf
d ( P / PN ) d ( f / f N ) U U
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Qf
注意：当涉及的节点电压幅值变化范围过大时，采用 静态模型将会使误差过大，常采用的方式是在不同电 压范围内采用不同的模型参数，或者当电压低于0.30.7时程序将负荷简单处理成恒定阻抗。
考虑：电力网损耗的功率（线损负荷）
供电负荷：用电负荷+线损负荷的功率 ， 即：电力系统中各发电厂应提供的负荷。
考虑：发电厂本身所消耗的功率（发电厂用电负荷）
发电负荷：供电负荷+发电厂用电负荷
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2、按供电可靠性分类：
一类负荷：煤矿、大型医院；大型冶炼厂，军事 基地；国家重要机关，城市公用照明等。
供电方式：应由两个独立电源供电。有特殊要 求的一类负荷，两个独立电源应该来自不同的变 电站。 独立电源：任意一个电源故障或停电检修时， 不影响其他电源供电。 注： 若一级负荷容量不大，可采用蓄电池组、 自备发电机等作为备用电源，也可从临近单位独 立供电系统中引出低压作为第二个独立电源。
★ 实测法 测量复杂，要求高，难度较大。
负荷电压特性和频率特性
23
★ 辨识法 将负荷当成一整体，根据现场采集的测量数据， 确定负荷模型的结构，然后辨识所采集的数据得 出模型所需参数。
辨识常用方法
最小二乘法
卡尔曼滤波法 非线性递归滤波法
24
3、负荷静态特性及模型
P FP (U , f )
0.4657 00 0.4557 00 1.0755 04 1.0539 04 1.0323 04 1.1849 44 1.1633 44 1.1417 44 0.9387 04
0.4657 00 0.4557 00 1.0755 04 1.0539 04 1.0323 04 1.1849 44 1.1633 44 1.1417 44 0.9387 04
第三章+牵引计算与铁路能力
(4)附加阻力换算坡度及加算坡度 附加阻力换算坡度及加算坡度 • 因为坡道附加阻力wi =i(N/KN)，我们可以认为列车 (N/KN)， (N/KN) 在曲线上行驶所产生的曲线附加阻力是在一个坡度ir 的坡道上行驶时产生， 的坡道上行驶时产生，且：
9
生一定的阻力，这种阻力称为列车运行的基本阻力。 生一定的阻力，这种阻力称为列车运行的基本阻力。 (1)基本阻力影响因素 基本阻力影响因素 基本阻力由轴颈与轴承间的摩擦阻力、 基本阻力由轴颈与轴承间的摩擦阻力、车轮与钢 轨的滚动摩擦阻力、车轮在钢轨上的滑动摩擦阻力、 轨的滚动摩擦阻力、车轮在钢轨上的滑动摩擦阻力、 轨道不平顺与车轮踏面擦伤等引起的的冲击和振动阻 力以及空气阻力构成。 力以及空气阻力构成。 (2)基本阻力的表示方法 基本阻力的表示方法 单位基本阻力即单位机车或车辆质量所受的阻力。 单位基本阻力即单位机车或车辆质量所受的阻力。 即单位机车或车辆质量所受的阻力 • 机车单位基本阻力 w ′ 0 • 车辆单位基本阻力
5
所以将内燃机发出的功率经传动装置传递给动轮， 所以将内燃机发出的功率经传动装置传递给动轮，并 通过轮轨之间的粘着作用产生机车牵引力。因此， 通过轮轨之间的粘着作用产生机车牵引力。因此，内燃机 车牵引力受内燃机功率、传动装置、轮轨粘着力的限制。 车牵引力受内燃机功率、传动装置、轮轨粘着力的限制。 传动装置有机械传动、电传动、液力传动三种。 传动装置有机械传动、电传动、液力传动三种。 主要用电传动，原理：内燃机带动发电机，主发电机 主要用电传动，原理：内燃机带动发电机， 产生的电流驱动动轮轮轴上的牵引电动机， 产生的电流驱动动轮轮轴上的牵引电动机，牵引电动机通 过齿轮传递到动轮，使动轮产生旋转力矩。 过齿轮传递到动轮，使动轮产生旋转力矩。
牵引供电工程概预算 第三章4(2)
第三章 工程定额计价
第四节 接触网工程量的计算
四、接触网工程量计算规则 （二十一）拆除工程 1.拆除工程应严格按照施工方案计算拆除工程量。 2.拆除混凝土、钢筋混凝土基础或砌石按设计的拆除体 积计算。 3.其它拆除工程按综合说明执行。 五、工程量计算实例 【例3-1】某编组站一存车线改到发线，该到发线及与 之相连的牵出线增加接触网挂网工程，设计工程数量见 表3-3。根据工程量计算规则，将表3-3中的设计工程数 量转化为可直接套用定额的工程量。（见P81）。
第三章 工程定额计价
第四节 接触网工程量的计算
四、接触网工程量计算规则 （七）隧道接触悬挂安装 1.隧道接触悬挂安装按单、双线隧道及接触悬挂类型、支持结构 形式，以“处”计算。 2.双线隧道接触悬挂安装定额均包括上、下行线的安装，不得重 复计算。 3.定额未含双线隧道绝缘锚段关节，当实际发生时应另行计算。 4.定额中已含绝缘子安装，不得重复计算。 （八）下锚装配及拉线安装 1.下锚装配及拉线安装以“处”计算。 2.双线隧道下锚装配定额均已含上、下行线的安装，不得重复计 算。 3.隧道外补偿器按成套装置考虑。
第三章 工程定额计价
第四节 接触网工程量的计算
四、接触网工程量计算规则 （九）软、硬横跨节点安装 1.软、硬横跨节点安装，按单、双承力索和节点型号以 “组”计算。 2.“15定额”中硬横跨节点安装为简支梁、定位绳形式 安装。当设计采用刚性硬横梁、中间立柱安装形式时应 选用补充定额第四册 。 3.定额中已考虑定位绳弹簧补偿器和悬吊滑轮防磨条， 不得重复计算 。 （十）隧道外接触悬挂绝缘子预配 隧道外接触悬挂绝缘子预配按设计类型，以“处”计算。
第三章 工程定额计价 作业： P112 13
第三章 工程定额计价
牵引变压器容量计算—计算牵引变压器安装容量(高铁牵引供电系统)
备用方式
移动备用方式
移动备用方式
采用移动变压器作为备用的方式
每个牵引变电所装设两台牵引 变压器，正常时两台并联运 行，只承担全所一半的负荷
备用变压器安放在移动变压器车上
移动变压器车停放在适中位置的牵 引变电所内
一台检修或故障时，由移动变 压器车上的备用变压器来代替
费时，效率低!!
移动备用方式
两台变压器同 时并联运行
量大于而又接近Smax/2或Smax的一个合适容量，确定为S安。
校核安装容量是否满足要求
(2 S安) k Sbmax
S安 k Sbmax
项目二 牵引变压器容量计算
04 牵引变压器计算容量 知识点4-1：实例(确定计算容量)
计算实例：确定变压器计算容量
已知条件
• 某单线区段，近期年运量 =3500万吨/年，牵引定数G=4000吨， 货物列车净载重系数 取0.736。紧密运行时的列车对数Nmax=45
对/日。 • 供电臂1：区间数n=3，一对车在该供电臂内的能耗
为 A1 3015kVAh，给电运行时间为tg1 22.5min
• 供电臂2：区间数n=3，一对车在该供电臂内的能耗
为 A2 2439kVAh ，给电运行时间为tg2 20.8min。
计算实例：确定变压器计算容量 已知条件
当牵引变电所采用YN/d11接线牵引变压器时，请分别确 定牵引变压器采用移动备用和固定备用时的计算容量。
(3)求供电臂1的列车带电平均电流Ⅰ
I 2.4 A1 2.4 3015 321.6(A)
tg1
22.5
(4)求Ⅰmax
I1max 2.06I 2.06 321.6 662.5(A)
计算实例：确定变压器校核容量
第三章牵引计算与铁路能力
第三章牵引计算与铁路能力1.引言铁路系统是一种高效、可靠、安全的交通工具，在运输人员和货物方面发挥着重要作用。
然而，为了确保铁路系统的正常运行和提供良好的服务，必须进行牵引计算和铁路能力的评估。
本章将介绍牵引计算和铁路能力的基本概念，并详细讨论这些方面的相关问题。
2.牵引计算牵引计算是指确定火车（或列车）实际运行所需的力和功率的过程。
火车的牵引力是由机车和车辆的总重量、牵引效率等因素决定的。
牵引力通常由列车的推力和制动力来表示，其中推力是火车前进所需的力，制动力是用于减速或停止火车的力。
牵引力的计算主要依据火车的质量和制动力。
火车的质量包括列车的重量和附加负载（如乘客和货物），而制动力则由制动系统的性能和条件决定。
在牵引计算中，还需要考虑列车的运行速度、起动和制动过程中的能量损失（如动能和摩擦），以及牵引装置和车辆的效率。
这些因素对牵引力和功率的要求有重要影响。
3.铁路能力铁路能力是指铁路系统在给定条件下能够承载的货物数量或乘客数量。
这取决于铁路线路的长度、坡度、曲线半径、信号系统、车辆和设备的性能等因素。
铁路能力评估的主要目标是确定铁路线路能够承载的列车数量（或列车密度）和运行速度。
这涉及到铁路系统中的各种要素，如轨道、道岔、信号、线路容量等。
铁路能力评估需要考虑列车运行的最大速度、列车之间的最小运行间隔、线路的最大加载量等因素。
这些因素可以通过模拟和仿真来评估，以确定最佳操作方案和优化铁路系统。
4.牵引计算与铁路能力的关系牵引计算和铁路能力评估是铁路系统设计和运营中的重要环节。
牵引计算提供了确定火车运行所需的力和功率的依据，而铁路能力评估则确定了铁路系统的实际运行能力。
牵引计算的结果可以用于确定列车运行的最大速度、列车运行间隔和最大牵引负荷等参数。
这些参数对于确保列车安全、提高列车运行效率和客户满意度至关重要。
铁路能力评估可以帮助确定铁路系统的最佳运行模式、改进线路容量和优化系统性能。
通过合理地进行牵引计算和铁路能力评估，可以提高铁路运输的效率和品质，满足不断增长的运输需求。
电气工程及其自动化-AT牵引供电系统计算资料
目录摘要 (2)1 绪论 (3)1.1 AT牵引供电系统简介 (3)1.2 AT牵引供电计算的意义 (4)1.3 国内外研究现状 (4)2 AT牵引供电系统计算 (5)2.1 AT牵引供电系统计算参数 (5)2.2 MATLAB仿真软件简介 (7)2.3 计算步骤图 (8)2.4 计算中几个重要的函数程序 (9)2.5 小结 (14)3 AT牵引供电系统的牵引网特性与分析 (15)3.1 计算无机车运行时电压、电流分布 (15)3.2 计算机车正常运行时电压、电流分布 (16)3.3 计算各种短路故障牵引网特性与分析 (19)3.3.1 T—R短路故障计算与分析 (19)3.3.2 F—R短路故障计算与分析 (21)3.3.3 T—F短路故障计算与分析 (22)3.4 计算过程中出现的问题与解决方法 (23)3.5 小结 (23)4 总结 (24)4.1 主要研究成果 (24)4.2 后续研究内容 (24)谢辞 (25)参考文献 (26)摘要AT牵引供电方式由于其优异的供电能力及对邻近通信线的防护效果，成为高速、重载电气化铁路的首选供电方式。
开展数学模型研究对掌握其电气特性具有重要意义。
本文介绍了多导体模式下的 AC (交流电)供电模型。
建立了一个由 16 根平行导线构成的广义四端网络表征 AT 供电系统模型，将牵引供电系统中的元件归纳为串联元件和并联元件，对串联元件的节点阻抗矩阵及并联元件的节点导纳矩阵进行详细的分析。
根据给定的AT牵引供电系统的参数，采用功能强大的MATLAB工具构建AT供电系统的数学模型，计算分析供电网络正常运行时电压、电流分布，和各种短路故障时供电网络电压、电流分布，以及阻抗曲线。
仿真计算的曲线表明，供电网络正常运行状态和各种短路故障时比较有很明显的差易。
根据这些特点为供电系统本身及继电保护的设计提供很好的依据。
关键词：高速铁路；AT牵引供电方式；多导体模式；广义四端口网络；短路AT 牵引供电系统设计计算1 绪论本章节主要研究的是理论工作：对AT 牵引供电系统进行介绍，阐述AT 牵引供电系统计算的意义，以及AT 牵引供电系统计算现状。
CRH牵引系统很详细
牵引系统第三章述第一节概主牵引系统主要由受电弓、牵引变压器、牵引变流器及牵引电机组成。
受电弓通过电的交流电。
降压后的交流25kV网接入的高压交流电，输送给牵引变压器，降压成1500V电再输入牵引变流器，通过•系列的处理，变成电压和频率均可控制的三相交流电，输送给牵引电机，通过电机的转动而牵引整个列车。
台牵引主牵引基本动力单元由1台牵引电8变压器、2台牵引变流器、台牵引1机构成，台牵引变流器驱动4电机。
四台牵引电机并联使用。
四台％以内，牵引电机特性差异控制在±5以便电流负荷分配均匀。
动车组有两个相对独立的主牵引动力单元。
正常情况下，两个牵引单车和元均工作。
当设备故障时，Mi车可分别使用。
另外，整个基本单M2不会影响其它单元可使用VCB切除，主牵引系统示惫图图3-1 元工作。
•、系统原理PAN<2>：M2車、工，•Ml車逆变器逆变器脉冲整漩器脉冲整涼器滤波电容器滤波电容器所示，受电弓从接触网主电路简图如图3-225kV50Hz、单相交流电源受电，通过主牵引变圧器主电路简图图3・2断路器VCB连接到牵引变压器原边绕组上。
主电路开闭由VCB控制。
牵引变压器牵引绕组设两组，原边绕组电压25kV时，牵引绕组电压1500Vo主电路系统以M车、M车的两辆车为1个单元。
主电路系统原理参见图3-2主电路21简图。
更详细的可参见附图中的《主电路接线图》。
二、系统布置主牵引系统车底电气设备布置参见图3-3。
2、6号车车下各设•台牵引变压器，而2号车（M2）、3号车（Ml）、6号车（M2）、7号车（Mis）的车底下均悬挂-台牵引变流器，及车下转向架分别安装4台牵引电机。
其中4号车和6号车车顶均设受电弓、保护接地开关EGS、故障隔离开关•套，2号车和6号车的车下均设高压机器箱：2、3、4号车之间和5、6号车之间的车顶上设置高压电缆连接器，为了方便摘挂，在4、5号车之间的车顶上，设置了高压电缆用倾斜型电缆连接器。
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储备系数，单线取 1.2，双线取1.15。
J K1K2
波动系数，取1.2
线路货物年需要输送能 力，单位万吨／年。
➢ 若需要输送能力已经接近线路输送能力时，按线路输送能 力计算；若低于输送能力的一半时，可按2倍需要输送能 力计算。此时，都不再考虑波动系数和储备系数。
§3.3 牵引负荷计算
2、最大列车数Nmax 。一般按紧密运行状态计算（对/日）。 双线铁路上、下行均按8min追踪连发计算。 1440 Nmax 8 180 单线铁路按按每区间均有一列车计算
馈线有效电流 Iaε Ia2 nkε2g ( pIg2 p'Ig'2 ) n( pIg p'Ig' )2 (A)
若列车同型，各分区上行和下行方向各个供电分区用电概率
相等，即 p1 p2 pn p p1' p2' pn' p'
则
Iaε Ia
列车数N。
1、(平均)列车数N（列/日）
一般按运量计算，并留有余地。 计算公式
线路货物年计算输 送能力，万吨/年
N J 104
365G net
列车牵引重 量，吨/列
货物列车净载重系 数，即货车净载重 与货车总重之比
§3.3 牵引负荷计算
ΓJ在不同条件下取值不同。 ➢ 当采用近期运量计算时
特别适用于运输繁忙的铁路干线和隧道多，坡度大的山区 铁路。
§3.1 牵引供电负荷简介
一、电动车辆类型
1、直直型：直流供电+直流牵引电动机的； 该机型已基本退出历史舞台。
2、交直型：交流供电+直流牵引电动机； 世界上多数列车采用该机型
3、交直交：交流供电+变流器环节+三相交流异步电动机。 这是发展的主流和方向。
Ia'
m'I'
npi'
I
' gi
=1.667
N
Ai'
103
➢上 下行馈线有效电流(车辆同型，各分区上、下行用电概
率用电功率相等)，则有
Iaε
Ia
1 kε2g p np
Ia' ε
Ia'
1
kε2g np'
p'
§3.3 牵引负荷计算
上、下行馈线总电流 计算方法类同于单线铁路，将上下行分开计算即可。
1 4
mIg
)2
(
3 4
m'Ig'）2
1.14a' m'
1
（1 4
mIg）2
1.46a m
1
式中，a m np
供电臂同时存 在的列车数
§3.3 牵引负荷计算
双线单边分开供电方式 计算方法类同于单线铁路，将上下行分开计算即可。
➢上下行馈线平均电流为
Ia mI npi Igi 1.667N Ai 103
1+ kε2g 2 p 2np
(A)
§3.3 牵引负荷计算
2、双线区段单边供电 双线单边末端并联供电方式 由于上、下行馈线存在并联分流关系，故其各自平均电流为
Ia
Ia'
pIg
i
n 1
2L lip 2L
p'Ig'
i
n 1
lip 2L
p'
Ig'
i
n 1
1440 Nmax ti ti'
停车、会让时间， 一般取7min
一对车在第i个区间的 上行净走时间，min
一对车在第i个区间的 下行净走时间，min
§3.3 牵引负荷计算
三、列车电流计算。计算馈线电流前，需先计算列车。
1、列车平均电流I
列车通过供电分区的 总能耗，kVA.h
I 60A 7 2.4 A 7
轨道车辆“公交化”的运行特性，决定其牵引负荷的特点： 1、移动性
车辆负荷沿线路移动，可出现在供电区段上任意位置，并 不固定。 2、波动性
在电气化铁路运营中，车辆行车密度、运行速度、线路状 况、环境因素等变化都会导致车辆取流及牵引总负荷的大小 随时间发生很大变化，以至于这种波动性甚至表现为间断性 ，牵引负荷一般很难表现出持续的状态。
§3.1 牵引供电负荷简介
续上页
3、随机性 牵引负荷的变化具有很强的随机性，这导致牵引负荷和电气
量的精确计算是难以实现的，只能借助工程经验或简化计算。
§3.2 车辆电流和能耗
一、电动车辆的运行状况
启动：车辆由静止状况到所要求的正常牵引状况的过程； 牵引：电动车辆取电运行，牵引列车运行； 加速：调速级位进级，使车辆运行速度提高； 减速：调速级位减级，使车辆运行速度降低； 惰性：电动车辆断电运行，列车靠惯性前进； 制动：对列车加制动力，使列车减速或停止前进。 停站：在中间站因会车、待避或装卸等原因使列车无作业
的停留，此时一般不降下受电弓。
§3.2 车辆电流和能耗
几种制动方式简介
➢ 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
Ut
t
车辆自用电。 近似时可忽略
网压，取25kV
列车通过供电分区的总运行时分，min
2、列车带电平均电流Ig
60 A
A
Ig
Utg
7 2.4 tg
7
列车通过供电分区的总的给电运行时分，min
§3.3 牵引负荷计算
3、列车有效电流 Iε 定义：列车电流在供电区间运行全部时间内的均方根值。
P
UI
n1
ik
k0
1 2 3 …… …… ……
τ
t
➢ 车辆在该供电区段的能耗：
A
nt 60
U n
1
n
ik
k0
§3.3 牵引负荷计算
一、计算内容和作用
➢牵引负荷计算的核心：计算负荷电流(馈线电流)； ➢采取的方法：运行图+概率统计相关原理来获得。
§3.3 牵引负荷计算
续上页
负荷计算时一般先计算三种负荷电流： ➢ 有效电流：负荷电流一昼夜的均方根值，主要用来计算
§3.4 牵引变压器容量计算
接上页
Step3 确定安装容量。
➢ 安装容量是指根据计算容量和校核容量，同时考虑备 用等其他因素。
➢在在变压器负荷容量计算过程中，应将馈线负荷电流 变换成变压器绕组的有效电流，用绕组有效电流计算 变压器的容量。
§3.4 牵引变压器容量计算
一、计算容量的确定
按正常运行时的全日平均有效电流来计算牵引变压器的计算容量。
态的机车使用或返回电力系统。
§3.2 车辆电流和能耗
二、车辆电流曲线
1、机车电流曲线：车辆电流i 与机车行走里程l 的关系(i-l曲 线)或车辆电流i与车辆运行时间t的关系(i-t曲线)。 2、车辆电流的变化说明
➢车辆启动时电流逐渐增加到最大值，然后随着车辆加 速而减小。
➢车辆运行级位高时速度增高，电流加大；运行级位低 时速度降低，电流减小；
牵引变压的容量和接触线的发热校验等。 ➢ 平均电流：一般为负荷电流有效值一昼夜间的平均值，
主要用于计算变压器容量利用率和负序大小等。 ➢ 最大电流：一般为负荷电流有效值瞬时的最大值，主要
用于继电保护装置整定。
§3.3 牵引负荷计算
二、列车数N计算
牵引负荷由本供电区段的多台车辆构成，负荷计算需先计算
第3章 牵引负荷计算
本章主要内容：
1、牵引供电负荷简介； 2、车辆电流和能耗； 3、牵引负荷电流计算； 3 4、牵引变压器容量计算； 5、牵引负荷计算样例
§3.1 牵引供电负荷简介
牵引供电系统的供电对象为轨道车辆，牵引供电系统的电 能是通过车辆转化成机械能来牵引列车运动的。
轨道车辆具有功率大、效率高、速度快、过载能力强、运 行安全可靠等优点，而且不污染环境.
车辆能耗。 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。
i
τ 0 1 2 3 …… …… ……
t
§3.2 车辆电流和能耗
续上页
i
➢ 电流平均值：I
n
1
1
k
n 0
ik
➢ 电压平均值U=25kV
➢ 车辆用电平均功率
0
Un
§3.1 牵引供电负荷简介
二、电动车辆的基本特性
1、速度特性：车辆运行速度v与牵引电机电枢电流i 的关系。 v =f(ia)
2、牵引力特性：车辆牵引力Fk 与电动机电枢电流i 的关系。 Fk=f(ia)
说明：
特性均是将牵引电机特性归算到轮周特性而获得的， 即速度特性曲线和牵引力特性曲线与牵引电动机的转速特性曲线、转
➢ 上、下行馈线总平均电流为
Ia.all
=Ia
Ia'
=mI
m'I'
npi
Igi
npi'
I
' gi
= 1.667N ( Ai Ai' )103
➢ 上、下行馈线总有效电流为