电力牵引课程设计
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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： 电力工程与管理
班 级： 电力1101
姓 名： 李宁军
学 号： 201110844
指导教师： 王秀华
兰州交通大学新能源与动力工程学院
2014年11月28日 电力牵引供电系统课程设计报告
- 1 - 1.1 题目
已知某一段接触网为BT供电方式，其双线区段供电臂如图1所示，其重负荷方向为I方向，接触网为80GJ-70+GLCA-173全补偿单链形悬挂，双线区段牵引网当量阻抗为0.484(Ω/km)z，0.484(Ω/km)zⅡ，0.097(Ω/km)zⅠⅡ，钢轨为50kg，两线路轨道中心距离为5m。
36.8km25.8km16.8km6.5km150A120A175AⅠ
Ⅱ25.8km37.8km60A150A
图1 双线区段供电臂示意图
求该供电臂在并联供电、分开供电两种情况下的接触网最大电压损失。
1.2 要完成内容
(1) 求供电臂在并联供电、分开供电两种情况下的接触网最大电压损失；
(2) 分析BT供电方式对牵引供电系统的影响。
2 复线牵引网的电压损失
2.1复线牵引网电压损失的计算条件
牵引供电系统设计中复线牵引网电压损失的计算，一般按分区所上、下行接触网联络断路器分闸，取其重负荷方向进行计算。列车电流取重负荷方向重货列车用电平均电流。计算列车数取对应远期输送能力概率积分为95%的最大列车数，有小数时，其小数部分的列车电流放于变电所端。追踪间隔数由重负荷方向的重货列车运行时分与追踪间隔时分确定，有小数时，其小数部分放于供电臂的始端。
2.2 单边并联供电 电力牵引供电系统课程设计报告
- 2 - 复线区段单边并联供电时可按下式计算：
jnjjijiimmi=1m=1(+)(+)2222jlILlLlUIlzzIlzzLLLLⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅠⅡⅠⅡⅡⅠⅠⅡ2-2- (1)
式中：z为双线区段线路Ⅰ的牵引网当量阻抗(Ω/km)；zⅠⅡ为双线区段上、下行牵引网间的当量单位互阻抗(Ω/km)。
单边并联供电方式下，把数据带入式1得牵引网电压损失为：
j(1506.515016.812025.817536.8)U
36.8237.836.8(0.0970.484)237.8237.8
36.8237.836.8(6025.8)(0.4840.097)237.8237.8
4294.59(V)
2.3 单边分开供电
复线区段单边分开供电时可按下式计算：
jnjiimmi=1m=1UzIlzIlⅠⅠⅠⅠⅡⅡⅡ (2)
式中：z为双线区段线路Ⅰ的牵引网当量阻抗(Ω/km)；zⅠⅡ为双线区段上、下行牵引网间的当量单位互阻抗(Ω/km)。
单边分开供电方式下，把数据带入式2可得牵引网电压损失为：
j0.484(1506.515016.812025.817536.8)U
0.097(6025.8)6457.16(V)
2.4 结果分析
复线区段单边分开供电方式示意图如图2所示，复线区段单边分开供电时，复线区段统一供电区间的上、下行接触网有牵引变电所实施单边供电。
复线区段单边并联供电方式示意图如图3所示，复线区段单边并联供电时，复线区段统一供电区间的上、下行接触网有牵引变电所实施单边供电，同时在若干点或仅在供电力牵引供电系统课程设计报告
- 3 - 电分区末端将上、下行接触网并联起来。
复线区段单边分开供电方式不设分区所，独立性强，开关设备、继电保护和倒闸操作比较简单。可用于运量小、坡道平缓且供电臂较短的场合，但牵引网电压损耗较大；
A下行A上行C下行C上行BBB相供电臂C上行C下行变电所变电所
图2 复线区段单边分开供电示意图
A下行A上行C下行C上行BBB相供电臂C上行C下行变电所变电所分区所
图3 复线区段单边并联供电示意图
而复线区段单边并联供电时，两相邻牵引变电所之间的供电臂分界点需设置分区所，在每个供电臂的末端，通过分区所的断路器等装置，将上、下行接触网联通。电力机车通过上、下行接触网从一个牵引变电所取用电流，使分配到每条接触网中的电流减少，从而可以显著降低牵引网中的电压损失，上、下行接触悬挂负载较均匀。
由于复线单边分开供电方式下牵引网电压损耗较大，且考虑到供电的方便与安全，一般采用复线区段单边并联供电的方式。
3 BT装置接入牵引网的方式
BT装置的接线如图4所示，BT的安装位置，首先应结合接触网锚段的分布情况，将变压器台设在锚段关节内，并将该锚段关节改为四跨电分段。BT不应设在隧道内或大桥上，以及容易遭到塌方落石等危害的地方。变压器台一般为杆上式，也可采用高基础型式。
BT的投入应在停电时进行。对于个别BT的推出；可在带点的情况下进行，此时应遵守一定的操作程序。其顺序是，先合上接触网单极隔离开关4GW35,再合上回流线隔离开关GW6/400，最后断开隔离开关4GW35/600。 电力牵引供电系统课程设计报告
- 4 - GW-6/400GW4-35GW4-35/600FZ-35XDJ(双极)FZ-35
图4 BT装置的主接线
4 BT供电方式对牵引供电系统的影响
BT供电方式下双线区段供电臂牵引网电压损失的计算条件和方法与直供方式下相同，但BT供电方式对牵引供电系统有很多不利影响。
(1) 牵引网阻抗增大
与直供方式相比较，BT供电方式牵引网单位阻抗z增大约49%，其中电阻部分增大约56%，电抗部分增大约48%；牵引网单位阻抗z增大约51%。
(2) 牵引网电压损失增大
由于BT供电方式的牵引网单位阻抗大大的增大，以致牵引网单位当量阻抗增大约51%。在相同的负载电流矩条件下，牵引网电压损失相应的增大约51%。因此严重恶化了供电臂的电压水平。在许多场合，必须采取一定的措施，才能保证必要的电压水平，使电力牵引列车正常运行。
(3) 牵引网电能损失增大
由于BT供电方式的牵引网当量阻抗大大地增加，其中电阻部分增大约56%，所以必须在其余条件相同的场合，牵引网电能损失也相应地增大约56%。降低BT供电方式的牵引网电能损失的有效方法，除了架设一条与接触网并联的加强导线以外，还可以加大回流线截面。
(4) 对接触网运行产生不利影响
BT的原边绕组是与接触网串联的，以致每一BT原边绕组与一个电分段绝缘间隙电力牵引供电系统课程设计报告
- 5 - 并联。当牵引列车运行的电力机车受电弓通过这些电分段绝缘间隙时，BT原边绕组瞬时被短路。从而在BT的原边绕组中将产生很高的自感电势，并在某电力机车受电弓与接触线间产生很强的电弧，可能烧损接触线和电力机车受电弓滑板。特别是在高速列车和大负荷电流条件下，这种损害更为严重。除此之外，回流线的架设对接触网支柱容量增加了额外要求。当由于地形条件所致，接触网支柱需要在线路不同侧设置时，回流线还要跨越接触悬挂。所以这些情况，使接触网的运行条件更加复杂，故障几率相应增加。
总之，BT供电方式虽然对邻近通信线防护是一种有效措施，但是对牵引供电系统的技术经济指标有较大的不利影响。只有经过全面的技术经济比较后，确认为利大于弊时才可以采用。
5 供电臂电压水平的改善方法
在BT供电方式下，为了改善供电臂电压水平，为了适当缩短供电臂长度、增加变电所的数量和增设一条与接触网并联的加强导线以外，还可以结合吸—回装置的特点，设法减少牵引网的单位阻抗，这不仅是改善供电臂的电压水平的有效方法，而且可以减少BT的需要容量。
(1) 回流线采用裂相方式
裂相导线的布置，以多根导线在同一对地面垂直的平面内的方式较为有利。因为这样，接触线—回流线环路对通信线的电磁感应影响较小，而且回流线的腕臂较短，便于施工和维护。
(2) 缩短回流线与接触线间的距离
这样可以增大接触线与回流线间的互感，从而减小牵引网的单位阻抗和BT的需要容量。当然，该距离必满足绝缘和安全要求为前提。
(3) 采用串联电容补偿
有两种做法：一种是将串联电容补偿装置安装在牵引变电所内，串联在馈线中，进行集中补偿；另一种是将电容器串联在每一BT的回流线中，进行分散补偿。
6 总结
本次课设主要通过对复线区段并联供电、分开供电两种情况的分析，完成了牵引网在BT供电方式下的电压损失的计算，并且详细讨论了BT供电方式对牵引供电系统的影响，提出供电臂电压水平的改善的三种方法。由此，可以得出复线单边分开供电方式下牵引网电压损耗较大，且考虑到供电的方便与安全，一般采用复线区段单边并联供电的方式。 电力牵引供电系统课程设计报告
- 6 - 参考文献
[1] 李彦哲,胡彦奎,王果.电气化铁道供电系统与设计[M].兰州:兰州大学出版社,2006.9.
[2] 贺威俊.电力牵引供变电技术[M].西南交通大学出版社,1998.
[3] 李群湛,贺建闽.牵引供电系统分析[M].成都:西南交通大学出版社,2007.
