《牵引供电系统》-第三章-牵引负荷计算

§3.3 牵引负荷计算
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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
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
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.
§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。
单线铁路按按每区间均有一列车计算
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
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)，
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
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
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
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。
§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
§3.1 牵引供电负荷简介
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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
§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
储备系数，单线取 1.2，双线取1.15。
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。
矩特性曲线具有相同的趋势。 其优点是方便定性分析车辆速度特性和牵引力特性。
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§3.1 牵引供电负荷简介
3、牵引特性：辆牵引力F 与其运行速度v 的关系，即 Fk=f(v)
4、制动特性：车辆制动时轮周制动力Bk与机车运行速度v的 关系，即 Bk=f(v)
§3.1 牵引供电负荷简介
三、牵引负荷特点
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
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
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
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➢ 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ห้องสมุดไป่ตู้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。
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
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。
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。