电力牵引供电系统课程设计报告.docx

电力牵引供电系统课程设计报告目 录1 设计原始资料21.1 具体题目21.2课题所需完成项目22 负序的计算与分析22.1 计算负序的意义22.2 详细计算33 公式图表说明64 小结7参考文献7附录一 牵引供电系统参数8附录二 概率积分表及积分曲线图91 设计原始资料1.1 具体题目某复线电气化区段，其电力系统供电网络如图1所示，监视点的分配系数为CA=0.201，CB=0.336，CA=0.4，CA=0.202，监视点的发电机容量为11.5104KW，cos=0.8,允许承受持续负序电流8%，牵引供电系统提供的参数见图2。求监视点的负序电流和监视点二的负序电压是否超过允许值。图1 负序网络图1.2课题所需完成项目本次课设我们根据给定的负序网络图采用分配系数法来计算电力牵引负荷对电力系统发电机的负序影响，即先计算对发电机的负序电流分配，并计算是否超过发电机负序电流允许值，检验监视点的负序承受能力。其中监视点分配系数已知，监视点位置也已告知。 2 负序的计算与分析2.1 计算负序的意义由于单相工频交流电气化铁道牵引负荷的特点，当三相电力系统向它供电时，它将在电力系统中引起负序电流。同时，交直整流型电力机车产生的高次谐波电流进入电力系统，从而引起对电力系统的各种不利影响。单相牵引负荷引起发电机的不对称运行，从发电机的安全运行考虑，其每相电流都不应超过额定值。否则，电流最大的一相将超过额定温升。当最大一相电流达到额定值时，较小的两相电流小于额定值。因此限制了发电机的出力；当负序电流流入电力系统时，将造成电动机定子绕组三相电压不对称而使正序分量减小。当电动机的机械功率不变时，必将引起定子电流增加，并造成各相电流不平衡，从而降低运行效率，使电动机过热。负序电流还将在电动机中产生负序旋转磁场，使电动机出力下降；由于负序电流流入电力系统而使三相电流不对称，从变压器的安全运行考虑，其每相电流都不应超过额定值或允许过载值。当最大一相电流达到额定值时较小的两相电流却还小于该值，从而使变压器容量利用率下降，同时还造成变压器的附加电能损失，并在变压器铁芯磁路中造成附加发热；负序电流流过输电线路时，负序有功功率等于零，却要产生电能损失，从而降低了输电线路的输送能力；负序电流还容易使以负序分量启动的继电保护及自动装置误动作，从而增加了保护的复杂性。由此我们可知道负序电流对电力系统的影响是很大的，所以如何计算出负序电流大小并采取有效措施，缩小这些影响，是牵引供电系统设计的重要一环。2.2 详细计算（1）按计算条件1，由图（2）可知对电力系统监视点产生负序电流最严重的一相为B相，取B相两供电臂的列车数为95%概率最大值，其余各供电臂均取列车对数为Nj时的有效电流。根据公式（83）计算B相两供电臂区间列车平局均带电时间tgcp=(tgi)n=27.4232(33)=4.2（min）由公式（84）计算平均带点概率pcp=NjtgcpT=794.21440=0.23由公式（85）计算无电概率qcp =1pcp=10.23=0.77由公式（86）计算区间列车平均有效电流Ip=(Itgi)(tgi)=16927.41882327.423=178（A）由公式（87）计算分配到监视点的列车计算电流 If=IpCitgitgi=1780.33627.40.2012327.423=48.7（A）则根据平均带电概率和无电概率可以根据公式（82）得到概率积分计算表1而又可以根据概率积分计算表画出 B相两供电臂的各列车数目的概率积分曲线见图3。根据公式（88）得各相供电臂在监视点中产生的负序电流。其中IXBCi用mmaxIf代替，计算如下IA2=0.1441550.201=4.5（A） IB2=0.1445.348.7=37.2（A） IC2=0.1441780.336=8.6（A）根据公式（89）计算监视点的总负序电流I2=IA212IB2IC2 j32IB2IC2 =4.50.537.28.6j3237.28.6) =30.88126.57（A）对于监视点同样可得 If=IpCitgitgi=1780.20227.40.42327.423=52.01（A） IA2=0.1441550.4=8.9（A） IB2=0.1445.352.01=36.89（A） IC2=0.1441780.202=5.2（A）I2=IA212IB2IC2 j32 IB2IC2 =8.90.539.695.2j3239.695.2 =32.79114.4（A）（2）按计算条件2计算此时，B相两供电臂对监视点I产生的负序电流最大，因此考虑为紧密运行状态（列车对数取Nf）,A、C相列车为正常运行状态（Nj）。对于监视点IA2=0.1441550.201=4.5（A） IB2=0.1445070.3365280.201=39.7（A） IC2=0.1441780.336=8.6（A）I2=IA212IB2IC2 j32(IB2IC2 ) =4.50.539.78.6j3239.78.6 =33.4126.1（A）对于监视点同样可得 IA2=0.1441550.4=8.9（A） IB2=0.1445070.2025280.4=45.2（A） IC2=0.1441780.202=5.2（A）I2=IA212IB2IC2 j32(IB2IC2 ) =8.90.545.25.2j3245.25.2 =38.3115.2（A）（3）监视点负序承受能力校验发电机允许长期负序电流（监视点I）为11500031150.88%=57.7（A） 由此则可以看出不论按条件1计算（I2=30.88（A），还是按条件2计算（I2=33.4（A），其负序电流均在允许值内。对于监视点，按条件1计算，根据公式（810）为U2=Zf2I2=13.932.79=455.78（V）KU=455.7811000100%=0.41%按条件2计算U2=Zf2I2=13.938.3=533（V）KU=53311000100%=0.4845%可见，按不同计算条件，监视点的负序电压不对称度均为超过5%允许值。3 公式图表说明供电臂（或列车）负荷在电力系统中引起的负序电流，当牵引变压器原边额定电压为110KV时，对于单相接线、单相和三相V，V接线、三相YN，d11接线牵引变压器而言，都有如下公式 每供电臂 I2=0.144IX 列车 I2=0.144I （81）各同相供电臂95%概率最大列车数计算单线区段设同相各供电臂共有n个区间，平均用电概率为pcp，同相个供电臂中出现列车的概率为（mn）m个列车的概率 pnm=pcpm(m-1)个列车的概率 pnm-1=Cnm-1pcpm-1qcp一个列车的概率 pn1=Cn1pcpqcpm-1无列车的概率 pn0=qcpm因此，列车数不大于m的概率积分式为 pnm=pnmpnm-1pn1pn0 （82）双线区段对于双线区段，n取追踪间隔数。故n=n上n下，其余计算同单线区段。95%概率最大列车数计算中有关参数的确定同相各供电臂中区间列车平均用电时间为 tgcp=(tgi)n(min) （83）平均带电概率为 pcp=NjtgcpT （84）无电概率 qcp =1pcp （85）区间列车有效电流为 Ip=(Itgi)(tgi) （86）分配到监视点的列车计算电流为 If=IpCitgitgi （87）流入监视点的负序电流计算 IA2=0.144(IXACi)IB2=0.144(IXBCi)IC2=0.144(IXCCi) （88）监视点总的负序电流为（以IA2为参考向量） I2=IA212(IB2IC2)j32(IB2IC2 ) （89）监视点的负序电压计算监视点的综合负载阻抗为Zf2，负序电流为I2，则 U2=Zf2I2 （810）4 小结通过前面分析我们知道负序对电力牵引供电系统存在很大的不利影响，所以本次牵引供电课程设计通过利用已知的电力牵引供电系统的负序网络图及其参数再通过分配系数法来计算负序电流分配，并检验是否超过了发电机的负序电流允许值。通过计算我们得知此时监视点的负序电流以及监视点的负序电压均未超过允许值。参考文献1贺威俊.电力牵引供变电技术.成都：西南交通大学出版社，19982曹建.电气化铁道供电系统。北京：中国铁道出版社,19833刘向阳.交流电气化铁道牵引供电系统.成都：西南交通大学出版社，20024刘从爱.电力工程.北京：中国铁道出版社,1989附录一 牵引供电系统参数列车对数NjNf（对）79/161追踪间隔数n2333供电臂列车平均电流Ipi（A）173161179157供电臂列车有效电流Ixi（A）182169188165供电臂平均电流Ikp(Nj)I kp(Nf)（A）169/346235/483245/503148/306供电臂有效电流Ikp(Nj)I kp(Nf)（A）178/363247/507257/528155/321供电臂带电运行时间（min）16.827.42324图2 牵引供电系统参数图附录二 概率积分表及积分曲线图图3 概率积分曲线图列车数mn个区间同时有m个列车的概率累积概率论积分值12p1212=pcp12=2.1910-8111p1211=C1211pcp11qcp1=8.80410-70.999957210p1210=C1210pcp10qcp2=0.0016210-20.99995729p129=C129pcp9qcp3=0.018110-20.9999418p128=C128pcp8qcp4=0.13610-20.999767p127=C127pcp7qcp5=0.7310-20.99846p126=C126pcp6qcp6=2.8510-20.9