1.1电力系统:由发电机、变(配)电所、输配电线路以及用电设备按照一定规律连接而成的系统。
1.2在我国,矿山电力牵引,城市电车和地下铁道或轻轨交通都采用直流制,电压从450V 到3000V 不等,电气化铁道都采用工频(50Hz ),额定电压为27.5kV 或2×27.5kV 的单相交流制。
1.3牵引供电系统由发电厂或地方变电所、输电线路、牵引变电所、馈电线路、接触网、轨道、回流线组成。牵引网由馈(电)线、接触网、轨(地)、回流线等组成。
1.4外部电源的供电方式:环形供电、双侧供电、单侧供电、放射供电。
1.5牵引网的供电方式:按分区运行状态的分类:单边供电、双边供电。按牵引网设备类型的分类:直接供电方式、BT (吸流变压器)供电方式、AT (自耦变压器)供电方式、CC (同轴电缆)供电方式。
1.6双边供电时应满足两个条件:1、两相邻牵引变电所需由同一电力系统供电,以确保有相同的频率;2、两相邻牵引变电所的牵引端口应相同,否则将造成异相或异相位短路。
1.7 25KV 接触网(中国牵引供电系统额定电压)、低额单相交流制16+2/3HZ(减轻牵引电机的换向负担) 2.1牵引过程包括了启动、加速、减速、惰性、制动等多种工况。
2.2牵引计算要求提供的主要结果有:1. 区间运行时分及带电运行时分;2. 区间上、下行能耗;3. 列车运行曲线(速度-距离、时间-距离、取流-距离等)。
2.3馈线电流计算方法:1. 负荷过程法2. 同型列车法3. 概率统计法。
2.4规定:干线电力牵引变电所牵引侧母线上的额定电压为27.5kV ;自耦变压器供电方式为2×27.5kV ;电力机车、电动车组受电弓和接触网的额定电压为25kV ,最高电压为29kV ;电力机车、电动车组受电弓上最低电压为20kV; 电力机车、电动车组在供电系统非正常情况下(检修或事故)运行时,受电弓上的电压不得低于19kV 。
3.1画展开图约定:(1)为施工和运行安全起见,统一规定次边绕组 的(c )端子接钢轨和地;(2)原、次边对应绕组相互平行;(3) 原、次边每套(相)绕组的同名端放在同一侧。
3.2电压、电流相量的规格化定向:(1)原边绕组电压、电流采用电动机惯例定向,即牵引变压器从电力系统吸收电能;(2)次边绕组电压、电流采用发电机惯例定向,即牵引变压器是次边负荷的电源;(3)负荷吸收正功率。
3.3平衡——对应“0序”,无“0序”称平衡,否则为不平衡。对称——对应“负序”,无负序(只有正序)为对称,否则为不对称。电气化铁道牵引负荷通过特定接线的牵引变压器不会在电力系统中产生零序分量,但通常造成负序分量。
3.4三相对称系统成立的条件:三相电气相量大小相等,相位误差120度,均匀分布在变平面上。两相对称是指电气相量大小相等,相位互差90度。
4.1变压器容量计算三个步骤:1、根据铁道部任务书中规定的年运量大小和行车组织的要求确定计算容量,这是为供应牵引负荷所必须的容量。2、根据列车紧密运行时供电臂的有效电流和充分利用牵引变压器的过载能力,计算校核容量,这是为确保变压器安全运行所必须的容量。3、根据计算容量和校核容量,在考虑其他因素(如备用方式等),并按实际变压器系列产品的规格选定变压器的数量和容量称为安装容量。 4.2安装容量的确定:选择两者中较大者,并按实际变压器系列产品的规格和备用方式选定变压器的数量和容量。
4.3牵引变压器备用方式:1. 移动备用,采用移动变压器作为备用的方式,可用于沿线无公路区段和单线区段,正常时两台并联运行。2. 固定备用,采用加大牵引变压器容量和增加台数作为备用的方式,目前,我国牵引变电所大都采用固定备用方式。
固定备用:一台运行,一台备用。优点:其投入快速方便,可确保铁路正常运输,又可不修建铁路专用岔线,
牵引变电所选址方便、灵活,电气主接线较简单。缺点:增加了牵引变压器的安装容量,变电所内设备检修业务要靠公路运输。因此,固定备用方式适用于沿线有公路条件的大运量区段。 5.1计算牵引网阻抗的目的:1. 确定牵引网电压损失以校验运行时网压水平;2. 算牵引网上的电能损失,比选最优设计方案3. 计算短路阻抗、短路电流,进行保护整定4. 用于轨中电流分布及轨道电压分布计算,以确定安全电位等5. 计算牵引负荷对电气化铁路沿线通信线路的干扰, 确定防护措施。6. 应用于故障测距。 5.2得钢轨电流在流向变电所的过程中,一部分经过渡过导纳逐渐泄入大地,形成地中电流;而在靠近变电所的地段,一部分地中电流经过渡导纳进入钢轨。
5.3牵引网导线参数:长度、截面积、磁导率。
6.1电压损失定义:电压降为阻抗Z 首端电压和末端电压的相量差,电压损失为阻抗Z 首端电压和末端电压的模值的算术差。
6.2牵引供电系统的电压损失包括牵引网电压损失和牵引变压器电压损失。 6.3为什么计算电压损失?因为牵引网电压水平影响机车牵引力和运行速度,以至直接影响区段的通过能力和运输量。因此设计中考虑变电所、分区所的布点方案时,要计算牵引供电系统的电压损失。
6.4牵引网电压水平的改
善:减少牵引网阻抗、降低变压器阻抗、采用串并联装置,直接补偿电压。
6.5对用户而言,改善牵引网电压水平可以从两方面着手,一是提高电源端(电力系统进线)电压U ,二是减少电压损失。(减少电压损失主要措施:减少阻抗、提高功率因数) 7.1结论:1各端口负荷在三相系统造成的负序功率,不仅与各端口负荷的功率因数角(负荷性质)有关,还因端口接线角不同而不同,即与负荷在各端口上的分布方式及牵引变压器的接线方式有关。2负荷占有三相系统的总容量,将因(正序)无功功率和负序功率的存在而增大,同时负序功率的存在还使总功率 s 的瞬时值随时间脉动,使三相系统设备容量利用率下降。3当单相的端口负荷功率给定时,不论牵引变压器接线方式如何,不论如何变换所选端口,均产生相同模值的负序功率。换言之,为降低纯单相负荷产生的负序功率(或负序电流)而选择牵引变压器的接线方式是无效的。
7.2负序在电力系统中不良影响:额外占用系统及其设备容量,造成附加网损,引起系统电压不对称,降低发电机和电动机出力等。 一、负序电流对发电机的影响:使发电机转子产生附加损耗并出现过热现象、造成发电机组的震动;二、负序电压对电动机的危害;三、负序分量对继电保护的影
响;四、负序电流占用系统容量;五、负序电流会增大电网损耗;六、对通讯线路产生干扰。
7.3降低负序影响措施:采用特殊接线牵引变压器、并联补偿装置、牵引变电所换相联接。
9.1功率因数低、无功功率过大造成的不良影响:1额外占有供变电设备(主要变压器和输电线)的容量,使其容量的有效利用率下降。2增大了电能损失3额外增加了用户用电点的电压损失。
9.2串联电容补偿(SCC )主要用于调高电压或改变系统潮流;串联电抗补偿(SIC )主要用于限(短路电)流、调低电压或改变系统潮流;并联电容补偿(PCC )主要用于提高功率因数,支持系统电压;并联电抗补偿(PIC )主要用于补偿长大线路的充电(超前)无功,以降低电压的过分升高,或用来补偿负序电流;并联无功补偿(PRC )的最适场合是有无功补偿要求的不对称负荷。从原理上讲,电气化铁路上只有采用并联无功补偿才能实现对无功、负序、谐波的综合补偿。
1.1电力系统:由发电机、变(配)电所、输配电线路以及用电设备按照一定规律连接而成的系统。
1.2在我国,矿山电力牵引,城市电车和地下铁道或轻轨交通都采用直流制,电压从450V 到3000V 不等,电气化铁道都采用工频(50Hz ),额定电压为27.5kV 或2×27.5kV 的单相交流制。
1.3牵引供电系统由发电厂或地方变电所、输电线路、牵引变电所、馈电线路、接触网、轨道、回流线组成。牵引网由馈(电)线、接触网、轨(地)、回流线等组成。
1.4外部电源的供电方式:环形供电、双侧供电、单侧供电、放射供电。
1.5牵引网的供电方式:按分区运行状态的分类:单边供电、双边供电。按牵引网设备类型的分类:直接供电方式、BT (吸流变压器)供电方式、AT (自耦变压器)供电方式、CC (同轴电缆)供电方式。
1.6双边供电时应满足两个条件:1、两相邻牵引变电所需由同一电力系统供电,以确保有相同的频率;2、两相邻牵引变电所的牵引端口应相同,否则将造成异相或异相位短路。
1.7 25KV 接触网(中国牵引供电系统额定电压)、低额单相交流制16+2/3HZ(减轻牵引电机的换向负担) 2.1牵引过程包括了启动、加速、减速、惰性、制动等多种工况。
2.2牵引计算要求提供的主要结果有:1. 区间运行时分及带电运行时分;2. 区间上、下行能耗;3. 列车运行曲线(速度-距离、时间-距离、取流-距离等)。
2.3馈线电流计算方法:1. 负荷过程法2. 同型列车法3. 概率统计法。
2.4规定:干线电力牵引变电所牵引侧母线上的额定电压为27.5kV ;自耦变压器供电方式为2×27.5kV ;电力机车、电动车组受电弓和接触网的额定电压为25kV ,最高电压为29kV ;电力机车、电动车组受电弓上最低电压为20kV; 电力机车、电动车组在供电系统非正常情况下(检修或事故)运行时,受电弓上的电压不得低于19kV 。
3.1画展开图约定:(1)为施工和运行安全起见,统一规定次边绕组 的(c )端子接钢轨和地;(2)原、次边对应绕组相互平行;(3) 原、次边每套(相)绕组的同名端放在同一侧。
3.2电压、电流相量的规格化定向:(1)原边绕组电压、电流采用电动机惯例定向,即牵引变压器从电力系统吸收电能;(2)次边绕组电压、电流采用发电机惯例定向,即牵引变压器是次边负荷的电源;(3)负荷吸收正功率。
3.3平衡——对应“0序”,无“0序”称平衡,否则为不平衡。对称——对应“负序”,无负序(只有正序)为对称,否则为不对称。电气化铁道牵引负荷通过特定接线的牵引变压器不会在电力系统中产生零序分量,但通常造成负序分量。
3.4三相对称系统成立的条件:三相电气相量大小相等,相位误差120度,均匀分布在变平面上。两相对称是指电气相量大小相等,相位互差90度。
4.1变压器容量计算三个步骤:1、根据铁道部任务书中规定的年运量大小和行车组织的要求确定计算容量,这是为供应牵引负荷所必须的容量。2、根据列车紧密运行时供电臂的有效电流和充分利用牵引变压器的过载能力,计算校核容量,这是为确保变压器安全运行所必须的容量。3、根据计算容量和校核容量,在考虑其他因素(如备用方式等),并按实际变压器系列产品的规格选定变压器的数量和容量称为安装容量。 4.2安装容量的确定:选择两者中较大者,并按实际变压器系列产品的规格和备用方式选定变压器的数量和容量。
4.3牵引变压器备用方式:1. 移动备用,采用移动变压器作为备用的方式,可用于沿线无公路区段和单线区段,正常时两台并联运行。2. 固定备用,采用加大牵引变压器容量和增加台数作为备用的方式,目前,我国牵引变电所大都采用固定备用方式。
固定备用:一台运行,一台备用。优点:其投入快速方便,可确保铁路正常运输,又可不修建铁路专用岔线,
牵引变电所选址方便、灵活,电气主接线较简单。缺点:增加了牵引变压器的安装容量,变电所内设备检修业务要靠公路运输。因此,固定备用方式适用于沿线有公路条件的大运量区段。 5.1计算牵引网阻抗的目的:1. 确定牵引网电压损失以校验运行时网压水平;2. 算牵引网上的电能损失,比选最优设计方案3. 计算短路阻抗、短路电流,进行保护整定4. 用于轨中电流分布及轨道电压分布计算,以确定安全电位等5. 计算牵引负荷对电气化铁路沿线通信线路的干扰, 确定防护措施。6. 应用于故障测距。 5.2得钢轨电流在流向变电所的过程中,一部分经过渡过导纳逐渐泄入大地,形成地中电流;而在靠近变电所的地段,一部分地中电流经过渡导纳进入钢轨。
5.3牵引网导线参数:长度、截面积、磁导率。
6.1电压损失定义:电压降为阻抗Z 首端电压和末端电压的相量差,电压损失为阻抗Z 首端电压和末端电压的模值的算术差。
6.2牵引供电系统的电压损失包括牵引网电压损失和牵引变压器电压损失。 6.3为什么计算电压损失?因为牵引网电压水平影响机车牵引力和运行速度,以至直接影响区段的通过能力和运输量。因此设计中考虑变电所、分区所的布点方案时,要计算牵引供电系统的电压损失。
6.4牵引网电压水平的改
善:减少牵引网阻抗、降低变压器阻抗、采用串并联装置,直接补偿电压。
6.5对用户而言,改善牵引网电压水平可以从两方面着手,一是提高电源端(电力系统进线)电压U ,二是减少电压损失。(减少电压损失主要措施:减少阻抗、提高功率因数) 7.1结论:1各端口负荷在三相系统造成的负序功率,不仅与各端口负荷的功率因数角(负荷性质)有关,还因端口接线角不同而不同,即与负荷在各端口上的分布方式及牵引变压器的接线方式有关。2负荷占有三相系统的总容量,将因(正序)无功功率和负序功率的存在而增大,同时负序功率的存在还使总功率 s 的瞬时值随时间脉动,使三相系统设备容量利用率下降。3当单相的端口负荷功率给定时,不论牵引变压器接线方式如何,不论如何变换所选端口,均产生相同模值的负序功率。换言之,为降低纯单相负荷产生的负序功率(或负序电流)而选择牵引变压器的接线方式是无效的。
7.2负序在电力系统中不良影响:额外占用系统及其设备容量,造成附加网损,引起系统电压不对称,降低发电机和电动机出力等。 一、负序电流对发电机的影响:使发电机转子产生附加损耗并出现过热现象、造成发电机组的震动;二、负序电压对电动机的危害;三、负序分量对继电保护的影
响;四、负序电流占用系统容量;五、负序电流会增大电网损耗;六、对通讯线路产生干扰。
7.3降低负序影响措施:采用特殊接线牵引变压器、并联补偿装置、牵引变电所换相联接。
9.1功率因数低、无功功率过大造成的不良影响:1额外占有供变电设备(主要变压器和输电线)的容量,使其容量的有效利用率下降。2增大了电能损失3额外增加了用户用电点的电压损失。
9.2串联电容补偿(SCC )主要用于调高电压或改变系统潮流;串联电抗补偿(SIC )主要用于限(短路电)流、调低电压或改变系统潮流;并联电容补偿(PCC )主要用于提高功率因数,支持系统电压;并联电抗补偿(PIC )主要用于补偿长大线路的充电(超前)无功,以降低电压的过分升高,或用来补偿负序电流;并联无功补偿(PRC )的最适场合是有无功补偿要求的不对称负荷。从原理上讲,电气化铁路上只有采用并联无功补偿才能实现对无功、负序、谐波的综合补偿。