《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。
《牵引供电系统》试题A答案(06-07-1)
《牵引供电系统》试题A 答案1．牵引网的供电方式有哪几种？其中哪种更适合于大牵引功率的高速铁路？（8分） 答：牵引网的供电方式有：直接供电方式；吸流变压器供电方式(BT 方式)；带负馈线(回流线)的直接供电方式；自耦变压器供电方式(AT 方式)(6分)。
其中自耦变压器供电方式适合于大牵引功率的高速铁路(2分)。
2．改善供电分区电压水平可以采用哪些方法？（6分）答：提高变电所母线电压；采用串联电容器补偿；采用并联电容器补偿；降低牵引网阻抗。
3．电气化铁道牵引负荷对电力系统有哪些不良影响？对通信系统有哪些不良影响？各采用那些措施加以抑制？（10分）答：电气化铁道牵引负荷对电力系统的不良影响有：负序电流和谐波电流（3分）。
负序电流抑制措施：从变电所最初设计时就要选用强电源，保证足够大的短路容量；在电源受限制的条件下，避免使用单相变压器；相邻的牵引变电所接入电力系统时，进行换相联接；采用Scott 接线、平衡接线变压器。
谐波电流抑制措施：在牵引变电所牵引侧装设并联电容补偿装置；减少谐波电流发生量；在电力机车上加装并联补偿滤波装置；设计时注意选择短路容量大的电源。
（2分）电气化铁道牵引负荷对通信系统的不良影响有：静电感应影响、电磁感应影响及杂音干扰（3分）。
抑制措施：通信线改用屏蔽电缆；将通信线该迁到远离电气化铁路的地带，1～2km 以外；牵引网改用BT 或AT 供电方式；牵引网上安装阻尼装置。
（2分）4. 当两供电分区负荷电流均为I ，且功率因数均为0.8时,三相YN,d11牵引变压器低压侧各绕组电流如何分配,变压器容量利用率为多少?为什么?（12分）（6+6分） 可见，馈线电流I 等于线圈bc 或ca 电流的1.13倍。
由于变压器Δ侧的额定电流I e 等于线圈额定电流的√3倍，所以当馈线电流I 等于变压器额定电流的0.655倍时，线圈bc 或ca 的电流将达到其额定值。
（3分）I 1 因为： acbc I I I 13.113.1==3eac bc I I I ==时 当： e e I I I 665.0313.1==ab bc I I I 3132--=ab ca I I I 3231+=a b ab I I I 3131-= 1.19180365.2+∠=I 1.1960365.2-∠=I 603-∠=I此时变压器的输出容量：（3分） 可见，当三相变压器担任单相牵引负载时，其输出容量只能达到其额定容量的0.756倍或3/4。
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。
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
--
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。
负荷计算公式
负荷计算公式标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]①由用电设备组计算负荷直接相加来计算时取K∑p=～K∑q=～？②由车间干线计算负荷直接相加来计算时取K∑p=～K∑q=～？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 ？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=φ ( φ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=.φ ？②接与不同线电压时 Pe=+P2 ？Qe=φ1+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φ的3倍.即P30=φ Q30=φ5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。
不同供电方式下牵引网保护配置及整定计算—牵引供电方式(铁路牵引供电系统继电保护)
全并联AT供电方式
全并联AT供电方式
全并联AT供电方式是在复线AT供电方式的基础上，通过 AT 所、 分区所的母线和断路器，将上下行牵引网并联连接的供电方式。上 下行牵引网虽然都有各自的断路器，但在正常情况下均为一用一备 运行方式，即上下行牵引网共用一台断路器。
全并联AT供电方式
图3.8 全并联AT供电方式示意图
带回流线的直接供电方式
1
2 6
T 5 3 4
R
图3.5 带回流线的直接供电方式示意图 1—牵引变电所；2—接触网；
3—电力机车；4—吸上线；5—回流线；6—钢轨
带回流线的直接供电方式
带回流线的直接供电方式的特点
1 减少流入大地的电流，减轻对通讯的干扰危害。 2 降低钢轨电位，减小馈电回路的阻抗。
3 馈电回路和设备简单、投资省、运营维护方便。
AT供电方式
AT供电方式
AT（Auto Transformer 自耦变压器）供电方式，即225kV供 电方式，是指AT变压器跨接于接触网（T线，Touch）和正馈导线 （F线，Feeder）之间，其中点与钢轨及沿接触网线路同杆架设的保 护线（PW线，Protecting Wire）相连的一种供电方式。
直接供电方式
直接供电方式
直接供电方式（TR供电方式），是在牵引网中不加特殊防护措 施的一种供电方式。电气化铁路最早大都采用这种供电方式，它一 根馈线接在接触网（Touch）上，另一根馈线接在钢轨（Rail）上。
直接供电方式
1
2 T
3 4
R
图3.1 直接供电方式示意图 1-牵引变电所 2-接触网 3-机车 4-钢轨
上行 下行
直接供电方式
直接供电方式的特点
第三章 馈线电流的计算
T 0
iidt
n
pi Ii piIi i 1
馈线日平均电流
pi
Nt gi T
n
Ia
pi Ii
piI
i
i 1
pi
Nt
gi
T
n — 供电分区的区间数
N — 列车密度 （对车/天）
T — 全日时分1440min
t
gi
,
t
gi
—列车通过各区间上、下行带电走行时间
馈线电流有效值(日平均有效值)
(2) 列车带电走行时间内有效电流
I g
1 tg i 2dt tg 0
若令 I g k I g ，则 k 为机车取流有效系数
一般 k 1.03 1.05 通常取 k 1.04， k2 1.08
(3) 馈线电流
原始数据 供电分区的区间数n
列车密度N — 每日列车对数 tgi , tgi —列车通过各区间上、下行带电走行时间 Ai , Ai — 列车通过各区间上、下行能耗
0
n
A (ii ii )2 i 1
nn
B
(ii
ii )(i j
i
j
)
i1 j1, ji
n 2q
n
n
n
A (ii ii )2 (ii2 ii2 2iiii ) (ii2 ii2 )
i 1
i 1
i 1
1
T
T
1
Adt
0
T
T 0
n i 1
(ii2
ii2 )dt
(kVA.h)
其中U —25kV，取牵引网平均值；
Δt — 单位为分钟。
i
牵引电流的平均值I 为
《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。
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1. 引言哎呀，大家好！今天我们来聊聊牵引供电系统的继电保护配置和整定计算这块儿。
听上去可能有点专业，但其实跟咱们生活中的电器保护是一个道理，简单明了。
想象一下，你家里的电器突然短路，咱们肯定希望它能及时“跳闸”保护自己，对吧？同样，铁路的供电系统也需要这样的保护措施，以确保安全、可靠地运行。
2. 牵引供电系统的基本概念2.1 什么是牵引供电系统？简单来说，牵引供电系统就是为列车提供动力的电力系统。
就像给汽车加油，列车也是需要电的！这个系统包括变电站、供电线路，还有各种电气设备。
想象一下，变电站就像是一个巨大的电源插座，负责把电输送到列车上。
没电，列车就“趴窝”了，别说出门了，连站着都没劲儿。
2.2 继电保护的重要性说到继电保护，简单理解就是一种“保护伞”。
它能帮助咱们在电力系统出现故障的时候，及时切断电源，避免更大的损失。
这就像是你在家里发现漏水了，第一反应就是赶紧关掉水阀！在牵引供电系统中，这个保护装置能确保设备和人身安全，防止发生火灾、设备损坏等风险。
3. 继电保护的配置3.1 保护配置的原则好，咱们接下来聊聊保护配置。
首先，配置原则得好好琢磨。
通常来说，要根据设备的重要性、故障类型以及运行条件来进行合理配置。
比方说，重要设备就要更严格地保护，像是家里的冰箱，万一坏了可就麻烦了！保护配置要做到“因地制宜”，这样才能真正在关键时刻保护好设备。
3.2 整定计算的关键要素整定计算就有点儿像做一道数学题，但别担心，我们不是要考高数。
它主要是计算保护装置在何种情况下能够及时跳闸，具体参数要根据设备的额定电流和故障电流来决定。
比如说，如果你知道你家电器的最大负荷是2000瓦，那你就得确保保护装置在这个负荷出现异常的时候能够迅速反应。
简而言之，就是要把一切都安排得妥妥当当，像是给电器穿上了“防护服”。
4. 结论总的来说，牵引供电系统的继电保护配置和整定计算是个细致活儿，绝不能马虎。
_动车论坛_牵引网供电方式(附带相关计算)
牵引网供电方式电力牵引供电系统电力牵引供电系统（power supply system of electric traction）从高压电力系统或专用电源经变换供给铁路电力机车及其辅助设备用电的电力网络。
按电流制把它分为交流制和直流制两大类。
20世纪50年代后，大多数都采用交流制，中国均为交流制。
图1是交流电力牵引供电系统示意图。
它取电于电力系统（公用电网），由牵引变电所和牵引网组成。
牵引网实行单相供电，由馈电线（简称馈线）、接触网、（电力机车）、轨道电路及回流线等组成。
为使电能有效、可靠地供给电力机车，牵引网上还安装有分相绝缘器、分段绝缘器等设备，供电系统中还设有分区所、开闭所等。
中国规定牵引网额定电压为25kV，额定频率为50Hz。
图1 电力牵引供电系统示意图外部供电方式电力系统与牵引变电所的电气联结方式。
它取决于牵引负荷的用电等级和电力系统的分布情况。
牵引变电所与电力系统的产权分界点在牵引变电所一次侧进线的门形架处，中国规定电力牵引为一级负荷，牵引变电所应有两路电源供电；当任一路故障时，另一路应能正常供电，其中两路电源可来自不同的地区变电所或同一地区变电所的不同母线或母线分段，以保证一级负荷的供电可靠性。
外部供电方式主要有下述主要几种。
环形供电见图2，为电力系统将牵引变电所联成环形网，优点是供电可靠性好，当任一输电线或电源故障时都不影响牵引变电所的正常供电。
但因牵引变电所一次侧进出线多及开关多，继电保护复杂，会使成本增加。
图2 外部供电方式——环形供电双侧供电电源来自电力系统的两个地区变电所，给铁路供电的输电线是联络这两个地区变电所的道路。
根据可靠性的要求及实际情况，双侧供电可分为图3的双路输电线和单路输电线两种类型。
但不论哪种类型，各路输电线的容量应不小于相关牵引变电所容量之和。
单路输电线方式一次侧进出开关少，投资也少，供电可靠性不及双路方式，但一输电线或一电源分别故障仍不会导致牵引变电所失电。
第三章 电力系统负荷
f fN
Pf
d ( P / PN ) d ( f / f N ) U U
N
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
3
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
牵引供电系统_兰州交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
牵引供电系统_兰州交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.电力牵引的制式是指供电系统向电动车辆或电力机车所采用的（）答案:电压和电流制式2.当前世界各国干线电气化铁路应用较普遍的牵引供电制式是（）答案:工频单相交流制3.为确保轨道交通牵引供电的可靠性，牵引变电所应有（）答案:两个独立的电源点4.为了限制直流串激电动机起动电流太大和正常运行时为了降速而降低其端电压，最早采用在电动机回路中（）答案:串联大功率电阻5.我国干线电气化铁路采用工频单相交流制，其供电电压为（）答案:25kV6.电力系统是由各环节构成的完整工作系统，包括（）答案:发电．输电．变电．配电．用电7.牵引供电系统主要有三大组成，下列哪一项不属于组成之一（）答案:外部电源8.变压器容量需要将负荷电流变换成变压器绕组有效电流，三相变压器应以（）的有效电流计算其容量。
答案:重负荷相绕组9.（）主接线可实现同一供电分区的上．下行接触网并联工作或单独工作。
答案:分区所10.供电臂的负荷电流与下列哪项无关（）。
答案:接触网类型11.为了提高直流电的供电质量，降低直流电源的脉动，直流牵引变电所常采用（）。
答案:多相整流12.电压互感器工作时二次绕组的额定电压一般为（）。
答案:100V13.整流器在一次设备中属于（）。
答案:变换设备14.变压器能实现的作用是（）。
答案:二次侧电压的升降15.通常与隔离开关配合使用的设备是（）。
答案:高压断路器16.所内交、直流自用电系统的控制开关．刀闸．仪表电器等一般装设在（）。
答案:自用电盘17.高压熔断器在一次设备中属于（）。
答案:保护设备18.高压断路器在一次设备中属于（）。
答案:控制设备19.设三相变压器一次侧的额定线电压和额定线电流分别为UN1和I N1铁心，则其额定功率为（）。
答案:SN=31/2UN1 I N120.通常与高压负荷开关配合使用的设备是（）。
答案:高压熔断器21.避雷器是一种（）。
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
《牵引供电系统》习题
《牵引供电系统》习题一、二、三一、填空题1、电力系统是指（发电）、送电、变电、用电组成的整体。
2、电网按其规模主要分为地区电网和（区域）电网。
3、电力网简称电网，由（输电线路）、配电线路、变电所组成。
4、按变电所的规模及作用，可将其分为（枢纽）变电所、地区变电所、用户变电所三种。
5、牵引变电所的一次侧主接线方式有（桥接线方式）、双T接线方式、单母线分段方式三种。
6、牵引供电系统的电流制主要有（直流制）低频单相交流制、三相交流制、工频单相交流制四种。
7、单相牵引变压器结线的方式有（纯单相结线）、单相V，V结线、三相V，V结线三种。
8、斯科特变压器可以把（三相对称）电压变换成相位差为90°的两相对称电压，它对电力系统形成的负序较小，且变压器的容量利用率较高。
9、斯科特变压器可以把三相对称电压变换成相位差为90°的两相对称电压，它对电力系统形成的负序（较小），且变压器的容量利用率较小。
10、一台斯科特变压器包括M座变压器和（T）座变压器。
11、牵引网是由馈电线、接触网、（钢轨）、回流线组成的双导线供电系统。
12、牵引变电所的一次供电方式有（一边供电）、两边供电、环形供电三种。
13、SS8型电力机车25kV侧的电路主要包括（受电弓）、主断路器、变压器、电压互感器、电流互感器、避雷器等设备。
14、牵引变电所容量计算步骤分确定计算容量、确定校核容量、（安装容量）三步进行。
15、牵引变压器的备用方式有移动备用和（固定备用）两种。
16、牵引网阻抗是计算牵引网的电压损失、电能损失、（短路电流）所必需的基本参数。
17、牵引网主要由接触网和（钢轨）组成。
18、单线牵引网阻抗的计算，就是两个等值导线-地回路阻抗的计算，其主要任务在于把各并联导线-地回路归算成单一导线-地回路，并完成两个导线-（地）回路的等值阻抗计算。
19、根据国家有关标准规定，铁道干线电力牵引母线上的额定电压为（27.5）kV，自耦变压器供电方式为55kV，电力机车额定电压为25kV，最高允许电压为29kV，最低工作电压为20kV，受电弓上电压不得低于19kV。
《牵引供电系统》_第四章_牵引网阻抗的计算
类型。在结构和等值阻抗上，其特点为：
上、下行牵引网在供电分区末端并联 所有平行钢轨并联 复线牵引网等效为三个导线—回路 • 上行牵引网—地回路 • 下行牵引网—地回路 • 钢轨网—地回路 无源网络 为分析上、下行牵引网中电流分布、压损计算等等，上、下行牵引网 不能合并为一根导线。其原因是：上、下行运营情况不同，上、下行列车 位置及取流不同。
c
j
f
d jc
h
将接触导线与承力索综合后，便得到“接触网-地”回路的自阻抗：
zw z jc
1 1 1 z j z jc zc z jc
( / km)
§4.2 单线区段牵引网阻抗
-地”回路的自阻抗：（已讲过） 2、“钢轨 zg
' zg zmg
2
rg 2
0.05 j0.145lg
2、“接触导线-地”回路的自阻抗
钢轨有两条，并分别形成两条“钢轨-地回路”。从内部来看，一条 “钢轨-地回路”的自阻抗和两条“钢轨-地回路”的互阻抗的计算公式为
§4.2 单线区段牵引网阻抗
计算公式为
Dg ' ( / km) zg rg 0.05 j0.145lg Rεg z 0.05 j0.145lg Dg ( / km) mg d g
Dg Rεg d g
( / km)
承力索 3、“钢轨-地”回路与“钢轨-地”回路的互阻抗： c
zwg 0.05 j0.145lg
Dg d wj
( / km)
接触导线
d jg
d jc
j
dcg
H
式中， d wj为接触网等值导线与等值轨道间的距离。 g
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。
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§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
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
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）。
1、单线区段单边供电 供电臂(供电区段)细分为 n 个供电分区，且i1和 ii'为小供电
分区i的上、行列车瞬时电流。
第i 分区
§3.3 牵引负荷计算
供电臂同时存在的平均列车数m
单日供电区段列车对数
在第i个区间 净走行时间
m N ti T
全天时间，折合1440min
列车用电概率
第i区间的列车用电概率
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。
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。
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。
续上页
§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
§3.3 牵引负荷计算
本章只讲述简单实用的 “同型列车法” 。
§3.3 牵引负荷计算
接上页
计算前假设： 区段上的列车均为同一类型，上(下)行运行的列车具有 同样地走行时间和能耗，列车数可以用固定的平均列车 数表示; 各列车在区段上的位置是独立的相互无关的; 各列列车取用的电流相互无关。
§3.3 牵引负荷计算
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；
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
§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。
Ia
pIg
i
n 1
2L lip 2L
p'Ig'
i
n 1
lip 2L
Ia'
p'
Ig'
i
n 1
2
L lip 2L
pIg
i
n 1
lip 2L
接上页
上、下行馈线有效电流为
上行列车带电平均电流
下行列车带电 平均电流
Iε2
（3 4
mIg
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.
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
§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
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
pi
Ntgi T
在第i区间带电走行时间
供电臂(n个区间)的列车用电平均概率
p
1 n
n i 1
pi
馈线平均电流
Ia
mI npi
m'I' I gi npi'
I
' gi
60N ( Ai
TU
Ai' )
1.667N (
Ai
Ai' )103
馈线有效电流 Iaε Ia2 nkε2g ( pIg2 p'Ig'2 ) n( pIg p'Ig' )2 (A)
Kt 为绕组负荷不均匀系数，也称温度系数。一般取0.9。 其简化公式为
SC KtUN (2Iaε1 0.65Iaε2 ) (kVA)
§3.4 牵引变压器容量计算
2、V/v接线牵引变压器的计算容量为
SC1 SC2
UN Iaε1 UN Iaε2
(kVA) (kVA)
3、单相接线牵引变压器的计算容量
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。
上、下行馈线总平均电流为 Ia.all =Ia Ia' =mI m'I ' npi Igi npi' Ig' i = 1.667N ( Ai Ai' )103
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
1 n1
n
ik
k0
电压平均值U=25kV
车辆用电平均功率
0
P
UI
1、三相YNd11接线牵引变压器的计算容量为
SC KtUN 4Ia2ε1 Ia2ε2 2Ia1 Ia2
(kVA)
式中，Iaε1、Ia1 分别为重负荷臂有效电流和平均电流，单位A； Iaε2、Ia2 分别为轻负荷臂有效电流和平均电流，单位A；