牵引供电
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电力牵引供电系统课程设计评语:
考勤(10)
守纪
(10)
设计过程
(40)
设计报告
(30)
小组答辩
(10)
总成绩
(100)
专业:电气工程及其自动化
班级:电气1104
姓名:张玉红
学号:201109415
指导教师:王秀华
兰州交通大学自动化与电气工程学院
2014 年 7月 12日
1 设计原始题目
1.1 具体题目
某一段接触网的接线形式为单链形悬挂,接触网接触悬挂类型是GJ-70+TCG-100并且牵引变电所装设三相YN,d11结线的牵引变压器。已知∆P d=102kW,∆P0=20.2kW,两台变压器并联运行,两供电臂有效电流分别为337A和237A,平均电流分别为276A 和192A,承力索、接触线的持续载流量分别为120A和600A,变压器的额定相电流为I e=182A,接触线的单位阻抗、承力索的单位阻抗以及接触线和承力索的单位互阻抗分别为:z j=0.234+j0.730Ω/km,z c=1.98+j1.205Ω/km,z jc=0.05+j0.437Ω/km。r I=0.209Ω/km,r I II=0.026Ω/km,牵引变电所供电的两供电臂及牵引计算所得相关数据如下表1所示,结线型式如图1所示。
表1 接触网的各种参数
列车全部运行时间∑t(min)下行19.1 21.9 上行20.7 22.8
列车电流间断系数α下行 3.13 1.87 上行 1.06 1.79
供电臂平均车数m 下行 1.73 1.94 上行 1.73 1.94
列车平均电流I t(A)下行40 66 上行122 67
21.8km25.4km
图1 牵引网的接线型式
试对接触网的电能损失进行计算。
1.2 内容
根据接触网的参数及其接线悬挂类型,分析计算牵引网的电能损失和牵引变电所的电能损失。
2 设计课题的计算与分析
2.1 设计的意义
牵引供电系统的电能损失包括牵引网的电能损失和牵引变电所的电能损失。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,使牵引供电系统的电能损失不相同。因此,在供电方案的经济技术比较中应予以充分考虑,牵引供电系统电能损失的计算条件,一般应和牵引变电所容量的计算条件相对应。
3 详细的计算
3.1 牵引网的电能损失
3.1.1 双线区段直供接线型式
(1) 计算并联供电情况下左侧供电臂的电能损失:
① 下行供电臂的电能损失
()()()()4
-t 下
II I I t 上上II I I 下II I I 下2t 下下下10824351-621.18.76⨯⎥⎥⎥⎦⎤
⎢⎢⎢⎣⎡+++++=---I r r I m r r m r r αL I m ΔA (1) 式中,α是列车电流间断系数,m 是供电臂平均车数,I t 是列车平均电流(A),r I 、r I II 分别为牵引网的自阻抗和互阻抗(Ω/km),L 为供电臂的长度(km)。
将表中数据代入式(1)可得:
()
kWh/年1023.54下=ΔA
② 上行供电臂的电能损失
()()()()4
-t II I I t II I I II I I 2t 10824351-621.18.76⨯⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡+++++=---上
下下上上上上上I r r I m r r m r r αL I m ΔA (2)
将表中数据代入式(2)可得:
()
kWh/年1067.44上=ΔA
③ 左供电臂的总电能损失
()
年
kWh/1090.067.423.54上
下=+=+=ΔA ΔA ΔA
(2) 计算并联供电情况下右侧供电臂的电能损失:
① 下行供电臂的电能损失
()()()()4-t 下II I I t 上上II I I 下II I I 下2
t 下下下10824351-621.18.76⨯⎥
⎥⎥⎦⎤
⎢⎢⎢⎣⎡+++++=---I r r I m r r m r r αL I m ΔA (3) 式中,α是列车电流间断系数,m 是供电臂平均车数,I t 是列车平均电流(A),r I 、r I II 分别为牵引网的自阻抗和互阻抗(Ω/km),L 为供电臂的长度(km)。
将表中数据代入式(3)可得:
()
kWh/年1047.84下=ΔA
② 上行供电臂的电能损失
()()()()4-t II I I t II I I II I I 2
t 10824351-621.18.76⨯⎥
⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡+++++=---上下下上上上上上I r r I m r r m r r αL I m ΔA (4) 将表中数据代入式(4)可得:
()
kWh/年1047.64上=ΔA
③ 左供电臂的总电能损失
()
kWh/年
1095.447.647.84上
下=+=+=ΔA ΔA ΔA
3.2 牵引变电所的电能损失
3.2.1 变压器绕组中的有效电流
(1) 变压器绕组有效电流I cax 、I bcx 、I abx 为[3]:
p2p12
x22x12cax
9
2
3132I I I I I
+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛= (5) p2p12
x12
x22bcx
9
2
3132I I I I I +⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛= (6) p2p12
x22
x12abx
9
1
3131I I I I I
-⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛= (7) 式中,I x1、I x2分别表示两供电臂的有效电流(A),I p1、I p2分别表示两供电臂的平均电流(A)。
将题中所给数据代入式(5)、式(6)和式(7)可得:
()
242cax A 106.8492⨯=I
()
242bcx A 104.9359⨯=I
()
242abx A 101.2972⨯=I
(2) 变压器全年实际负载电能损失∆A d 为:
2e
2a b x 2
b c x
2c a x d
d 0.146I I I I ΔP ΔA ++= (8) 式中,I
e 为每台牵引变压器27.5kV 侧绕组额定电流(A),∆P d 为每台牵引变压器的
额定短路损耗(kW),2cax I 、2bcx I 、2
abx I 分别为变压器绕组ac 、bc 、ab 中的有效电流(A 2)。
将题中所给数据代入式(8)可得:
()
kWh/年1058.84d =ΔA
(3) 变压器全年实际空载电能损失∆A 0为: