城轨交通供电6.第6章牵引供电计算

1、峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系一一牵引负荷特点牵引负荷特点1.1.规律性规律性n运行有规律，严格按照事先制定好的列车运行图运行。运行有规律，严格按照事先制定好的列车运行图运行。n取流有规律，周期按取流有规律，周期按取流、惰行、制动、停站取流、惰行、制动、停站四种运四种运行方式运行。行方式运行。2.2.动态性动态性6-1 概述概述峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系二二牵引供电计算方法牵引供电计算方法1.1.平均运量法平均运量法n建立在概率论基础上，根据列车运行的规律性，由列建立在概率论基础上，根据列车运行的规律性，由列平均电流、有效值计算馈线电流、有效值，最后利用平均电流、有效值计算

2、馈线电流、有效值，最后利用方差定律计算牵引所有效电流。方差定律计算牵引所有效电流。2.2.运行图法运行图法n建立在列车运行图基础上，根据列车所处不同位置的建立在列车运行图基础上，根据列车所处不同位置的取流值，计算馈线在不同时间的电流值，绘制电流曲取流值，计算馈线在不同时间的电流值，绘制电流曲线，并由此计算馈线及变电所有效电流。线，并由此计算馈线及变电所有效电流。6-1 概述概述峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系一一基本假设基本假设n列车在馈电分区分布均匀，数量不变，等于平均列车列车在馈电分区分布均匀，数量不变，等于平均列车数；数；n列车运动位置受运行图制约（不可能两列车重合）；列车运动位置

3、受运行图制约（不可能两列车重合）；n列车瞬时电流任意变化，但平均电流和有效电流恒定，列车瞬时电流任意变化，但平均电流和有效电流恒定，区间能耗固定。区间能耗固定。6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系二二计算条件计算条件1.1.车流密度车流密度N N（对（对/h/h），每小时发车对数；），每小时发车对数；2.2.列车编组（辆），列车编组（辆），3 38 8节节/ /列；列；3.3.动车自重动车自重MM（t t）、定员人数）、定员人数a a（人）；（人）；4.4.拖车自重拖车自重T T（t t）、定员人数）、定员人数b b（人）；（人）；5.5.列车平均运行速度列车平均

4、运行速度v v（km/hkm/h）；）；6.6.牵引网额定电压牵引网额定电压U Uc c（KVKV）；）；7.7.牵引网单位阻抗牵引网单位阻抗r r（/km/km）；）；8.8.列车单位能耗列车单位能耗 A AkWhkWh/ /（tkmtkm）；）；9.9.供电距离供电距离L L（kmkm）。）。6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算1.1.列车区间平均电流列车区间平均电流n求解方法：求解方法：n列车电流曲线法列车电流曲线法n列车单位能耗法列车单位能耗法6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引

5、供电计算1.1.列车区间平均电流列车区间平均电流列车电流曲线法列车电流曲线法itoIgtgtI列车电流曲线列车电流曲线Ig列车带电运行平均电流列车带电运行平均电流tg 列车带电运行时间列车带电运行时间I列车区间运行平均电流列车区间运行平均电流t 列车区间运行时间列车区间运行时间6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算1.1.列车区间平均电流列车区间平均电流列车电流曲线法列车电流曲线法 gtg0ggi dtI =titoIgtgtI列车电流曲线列车电流曲线gII = 电流间断系数电流间断系数ggIt=It 6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区

6、峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算1.1.列车区间平均电流列车区间平均电流列车单位能耗法列车单位能耗法n A A列车单位能耗列车单位能耗kWhkWh/ /（tkmtkm）nUc 牵引网额定电压（牵引网额定电压（KVKV）nv 列车平均运行速度（列车平均运行速度（km/hkm/h）nG G 列车质量（列车质量（t t）cAGvI =(A)U6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算2.2.区间平均列车数区间平均列车数n单行平均列车数单行平均列车数 n上、下行平均列车数上、下行平均列车数NtNLm =Tv2Nt2NLm =

7、TvN列车对数（列车对数（对对/h）T时间周期（时间周期（=60min）t列车区间走行时间列车区间走行时间 ( (min)L供电距离（供电距离（km）v列车平均运行速度列车平均运行速度 ( (km/h) )6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算3.3.区间走行时间区间走行时间4.4.牵引变电所馈线平均电流牵引变电所馈线平均电流n单边供电单边供电n双边供电双边供电Lt = 60(min)vAI = mIAI = mI/26-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算5.5.牵引变电所馈线有效电

8、流牵引变电所馈线有效电流n单边供电单边供电n双边供电双边供电11222xxAAk -I= I+m11222xxAA1.33k -I= I+mIA馈线平均电流馈线平均电流m平均列车对数平均列车对数kx2 有效系数，有效系数，kx2 =1.15 区间电流间断系数区间电流间断系数6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算6.6.牵引变电所母线有效电流牵引变电所母线有效电流n单边供电单边供电n双边供电双边供电6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算7.7.牵引变电所功率牵引变电所功率kc 牵引网损

9、耗加大系数，一般取牵引网损耗加大系数，一般取1.051.05。k 列车自用电加大系数。一般取列车自用电加大系数。一般取1.031.03。ccxP= k k U I 6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算8.8.牵引变电所容量牵引变电所容量n说明：说明：n牵引变电所总功率按正常双边供电计算；当一座牵引牵引变电所总功率按正常双边供电计算；当一座牵引变电所故障解列时按大双边供电计算，其牵引整流机变电所故障解列时按大双边供电计算，其牵引整流机组的过负荷能力不超过组的过负荷能力不超过150% I150% In n。S 牵引变电所容量牵引变电所容量P

10、 牵引变电所功率牵引变电所功率1.1()SPkVA 6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算9.9.列车给电运行时弓上电压损失平均值列车给电运行时弓上电压损失平均值n单边供电单边供电=()AdI Lr1.5 - 1u1+3m IA 单边供电平均电流单边供电平均电流(A)(A)L 单边供电距离（单边供电距离（kmkm）r r 牵引网单位阻抗牵引网单位阻抗(/km)(/km)6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算9.9.列车给电运行时弓上电压损失平均值列车给电运行时弓上电压损失平均值n双边

11、供电双边供电IA 双边供电平均电流双边供电平均电流(A)(A)L 双边供电距离（双边供电距离（kmkm）r r 牵引网单位阻抗牵引网单位阻抗(/km)(/km)=() AsI Lr2 - 1u1+6m6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算10.10. 列车起动时最大电压损失列车起动时最大电压损失n单边供电单边供电n双边供电双边供电=() maxmaxILruILr + m - 12Imax 列车起动电流列车起动电流(A)(A)I 列车区间平均电流列车区间平均电流(A)(A)=() maxmaxILrILru+ m - 1486-2 平均运

12、量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算11.11. 牵引网平均功率损耗牵引网平均功率损耗n单边供电单边供电n双边供电双边供电1=() 22xAd1.5kI Lrp1+3m1=() 22xAs2kI Lrp1+3m6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算12.12. 牵引网平均电压损失牵引网平均电压损失n单边供电单边供电n双边供电双边供电1=() AdI Lru1+32m1=() AsI Lru1+6m6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算13.

13、13. 牵引网最大平均电压损失牵引网最大平均电压损失n单边供电时发生在馈电区终点单边供电时发生在馈电区终点n双边供电时发生在馈电区中点双边供电时发生在馈电区中点1=() ADmaxI Lru1+2m1=() ASmaxI Lru1+4m6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系三三牵引供电计算牵引供电计算14.14. 走行轨电压损失走行轨电压损失ZZJZ=RuuR + RRZ 走行轨阻抗走行轨阻抗() )RJ 接触网阻抗接触网阻抗() ) u 牵引网电压损失牵引网电压损失(V)(V)6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系四四牵引供电计算几点说

14、明牵引供电计算几点说明1.牵引整流机组容量计算牵引整流机组容量计算A.A.计算目的：牵引整流机组的容量应根据牵引供电计算计算目的：牵引整流机组的容量应根据牵引供电计算得出的牵引负荷大小进行确定。原则如下：得出的牵引负荷大小进行确定。原则如下：a)a)应满足远期高峰小时运量的要求，在高峰小时牵引机应满足远期高峰小时运量的要求，在高峰小时牵引机组的负荷宜在组的负荷宜在90%90%100%100%；b)b)正常情况下双机组并列运行，共同承担本所的负荷；正常情况下双机组并列运行，共同承担本所的负荷；c)c)当任一座牵引所故障解列时，靠相邻牵引变电所的过当任一座牵引所故障解列时，靠相邻牵引变电所的过负荷

15、能力（负荷能力（150%I150%In n，2h2h），不降低运送旅客的能力，），不降低运送旅客的能力，使城市轨道交通正常运行；使城市轨道交通正常运行；6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系四四牵引供电计算几点说明牵引供电计算几点说明1.牵引整流机组容量计算牵引整流机组容量计算A.A.计算目的：牵引整流机组的容量应根据牵引供电计算计算目的：牵引整流机组的容量应根据牵引供电计算得出的牵引负荷大小进行确定。原则如下：得出的牵引负荷大小进行确定。原则如下：d)d)牵引整流机组（牵引变压器、整流器）的过负荷能力：牵引整流机组（牵引变压器、整流器）的过负荷能力：100%In1

16、00%In连续运行、连续运行、 150%In150%In运行运行2h2h、 300%In300%In运行运行1min1min；e)e)当牵引变电所内的一组牵引整流机组故障或退出运行当牵引变电所内的一组牵引整流机组故障或退出运行时，另一组牵引整流机组在过负荷能力和谐波条件满时，另一组牵引整流机组在过负荷能力和谐波条件满足时可继续运行。足时可继续运行。6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系四四牵引供电计算几点说明牵引供电计算几点说明1.牵引整流机组容量计算牵引整流机组容量计算B.B.计算内容：计算内容：a)a)正常双边运行方式下，各牵引变电所牵引整流机组承担正常双边运行

17、方式下，各牵引变电所牵引整流机组承担的牵引负荷；的牵引负荷；b)b)任一中间牵引变电所解列，同相邻牵引变电所构成大双任一中间牵引变电所解列，同相邻牵引变电所构成大双边供电方式下，牵引变电所整流机组承担的牵引负荷；边供电方式下，牵引变电所整流机组承担的牵引负荷；c)c)端头牵引变电所解列时，次端头牵引变电所牵引整流机端头牵引变电所解列时，次端头牵引变电所牵引整流机组承担的牵引负荷；组承担的牵引负荷；d)d)牵引变电所一套牵引整流机组退出运行时，该所另一套牵引变电所一套牵引整流机组退出运行时，该所另一套牵引整流机组承担的牵引负荷。牵引整流机组承担的牵引负荷。6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉

18、校区 电气工程系电气工程系四四牵引供电计算几点说明牵引供电计算几点说明1.牵引整流机组容量计算牵引整流机组容量计算C.C.计算方法：计算方法： （平均运量法）（平均运量法）ccxP= k k U I 1.1()SPkVA 6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系四四牵引供电计算几点说明牵引供电计算几点说明2.牵引电压损失计算牵引电压损失计算A.A.计算目的：计算目的：n牵引网电压损失（压降）是验证全线牵引变电所设置是牵引网电压损失（压降）是验证全线牵引变电所设置是否合理否合理 的关键参数之一。的关键参数之一。n地铁设计规范地铁设计规范（GB501572003GB501

19、572003）规定：）规定：n直流直流750V750V牵引供电系统允许的电压波动范围为牵引供电系统允许的电压波动范围为500500900V900V，直流，直流1500V1500V牵引供电系统允许的电压波动范围牵引供电系统允许的电压波动范围为为1000 1000 1800V1800V。6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系四四牵引供电计算几点说明牵引供电计算几点说明2.牵引电压损失计算牵引电压损失计算B.B.计算内容：计算内容：n正常双边运行方式下，供电区间牵引网产生的最大压降；正常双边运行方式下，供电区间牵引网产生的最大压降；n任一中间牵引变电所解列，同相邻牵引变电

20、所构成大双任一中间牵引变电所解列，同相邻牵引变电所构成大双边供电方式下，供电区间牵引网产生的最大压降；边供电方式下，供电区间牵引网产生的最大压降；n端头牵引变电所解列时，由次端头牵引变电所单边供电端头牵引变电所解列时，由次端头牵引变电所单边供电的区间牵引网产生的最大压降。的区间牵引网产生的最大压降。6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系四四牵引供电计算几点说明牵引供电计算几点说明2.牵引电压损失计算牵引电压损失计算C.C.计算方法：计算方法：n平均运量法（列车给电运行时弓上电压损失平均值、列平均运量法（列车给电运行时弓上电压损失平均值、列车启动时牵引网最大电压损失、

21、牵引网平均电压损失、车启动时牵引网最大电压损失、牵引网平均电压损失、牵引网最大平均电压损失）见前。牵引网最大平均电压损失）见前。6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系四四牵引供电计算几点说明牵引供电计算几点说明3.走行轨对地电位计算走行轨对地电位计算A.A.计算目的：计算目的：n验证全线牵引变电所设置是否合理；验证全线牵引变电所设置是否合理；n城市轨道交通直流牵引供电系统城市轨道交通直流牵引供电系统（GB10411-GB10411-20052005）规定：利用走行轨回流，且在最大负载时，轨）规定：利用走行轨回流，且在最大负载时，轨上任意一点对地电位差不应大于上任意一

22、点对地电位差不应大于90V90V。n走行轨对地电位作为杂散电流腐蚀防护设计的主要参数走行轨对地电位作为杂散电流腐蚀防护设计的主要参数之一。之一。6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系四四牵引供电计算几点说明牵引供电计算几点说明3.走行轨对地电位计算走行轨对地电位计算B.B.计算内容：计算内容：n正常双边运行方式下，供电区间走行轨上最大的对地电正常双边运行方式下，供电区间走行轨上最大的对地电位；位；n任一中间牵引变电所解列，同相邻牵引变电所构成大双任一中间牵引变电所解列，同相邻牵引变电所构成大双边供电方式下，供电区间走行轨上最大对地电位；边供电方式下，供电区间走行轨上

23、最大对地电位；n端头牵引变电所解列时，由次端头牵引变电所单边供电端头牵引变电所解列时，由次端头牵引变电所单边供电的区间走行轨上最大对地电位。的区间走行轨上最大对地电位。6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系四四牵引供电计算几点说明牵引供电计算几点说明3.走行轨对地电位计算走行轨对地电位计算C.C.计算方法：计算方法：n平均运量法，走行轨对地电位的平均值以走行轨电压损平均运量法，走行轨对地电位的平均值以走行轨电压损失值的失值的1/21/2作为参考。作为参考。6-2 平均运量法平均运量法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系一一列车运行图列车运行图3.3.列车运行图是列

24、车运行的图解表示方法。在运行图中，列车运行图是列车运行的图解表示方法。在运行图中，以水平线表示车站的中心线，以垂直线表示时间，斜以水平线表示车站的中心线，以垂直线表示时间，斜线表示运行线。运行线反映了列车的时间、位置状态，线表示运行线。运行线反映了列车的时间、位置状态，即即 t=f(lt=f(l) )曲线，它与车站中心线的交点，即为列车到、曲线，它与车站中心线的交点，即为列车到、发或通过车站的时刻。发或通过车站的时刻。6-3 运行图法运行图法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系一一列车运行图列车运行图6-3 运行图法运行图法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系一一列车运行图列车运行图3.3

25、.列车运行图是列车运行的图解表示方法。在运行图中，列车运行图是列车运行的图解表示方法。在运行图中，以水平线表示车站的中心线，以垂直线表示时间，斜以水平线表示车站的中心线，以垂直线表示时间，斜线表示运行线。运行线反映了列车的时间、位置状态，线表示运行线。运行线反映了列车的时间、位置状态，即即 t=f(lt=f(l) )曲线，它与车站中心线的交点，即为列车到、曲线，它与车站中心线的交点，即为列车到、发或通过车站的时刻。发或通过车站的时刻。4.4.列车运行图可分为单线运行图和双线运行图。列车运行图可分为单线运行图和双线运行图。在单线在单线区段，上、下行列车都在同一正线上运行，两个方向区段，上、下行列

26、车都在同一正线上运行，两个方向的列车必须在车站上进行交会。在双线区段，上、下的列车必须在车站上进行交会。在双线区段，上、下行列车在各自的正线上运行，上、下行方向的列车互行列车在各自的正线上运行，上、下行方向的列车互不干扰，可以在区间内或车站交会。不干扰，可以在区间内或车站交会。6-3 运行图法运行图法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系二二运行图法原理运行图法原理6-3 运行图法运行图法峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系二二运行图法原理运行图法原理n对瞬时负荷图，按电路的分析方法，可以计算某时刻对瞬时负荷图，按电路的分析方法，可以计算某时刻的电气参数，如馈线电流、列车电压降、牵引网电压的

27、电气参数，如馈线电流、列车电压降、牵引网电压损失等。损失等。n在一定的时段内取运行图上在一定的时段内取运行图上n n个不同时刻（个不同时刻（t t1 1，t t2 2，t t3 3，t tn n），可得到），可得到 n n 张瞬时负荷图和张瞬时负荷图和 n n 组电组电气参数瞬时值。利用这些瞬时值可计算平均值、有效气参数瞬时值。利用这些瞬时值可计算平均值、有效值等。对于运行图较稳定的城市轨道交通供电系统，值等。对于运行图较稳定的城市轨道交通供电系统，采用此方法比较有效，但其计算量很大，人工计算麻采用此方法比较有效，但其计算量很大，人工计算麻烦。烦。6-3 运行图法运行图法峨眉校区峨眉校区 电气

28、工程系电气工程系一一. 牵引供电计算牵引供电计算4. 单位指标法单位指标法A.A. 计算目的（可行性研究、总体方案设计）计算目的（可行性研究、总体方案设计）n地铁建设前期，用以确定某一线路牵引变电所数量、容地铁建设前期，用以确定某一线路牵引变电所数量、容量及年用电量。量及年用电量。B.B. 计算条件计算条件n单位安装指标单位安装指标n线路长度线路长度 L L （kmkm）n列车重量（定员）（列车重量（定员）（t t）6-4 单位指标法单位指标法6.57= ()/()dSkVAt km峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系一一. 牵引供电计算牵引供电计算4. 单位指标法单位指标法C.C. 计算方

29、法计算方法 线路总安装容量线路总安装容量n单位安装容量（每千米的安装容量）单位安装容量（每千米的安装容量）3-4 牵引变电所牵引变电所6.57=()()ndSS TL =TL kVA 6.57=()()kmdSS T =T kVA/km峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系一一. 牵引供电计算牵引供电计算4. 单位指标法单位指标法C.C. 计算方法计算方法 总牵引负荷总牵引负荷n单位牵引负荷（每千米的牵引负荷）单位牵引负荷（每千米的牵引负荷）3-4 牵引变电所牵引变电所6.57(5.56)= 0.950.9()PTLTL (5.56)=/kmPP L =T 峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程

30、系一一. 牵引供电计算牵引供电计算4. 单位指标法单位指标法C.C. 计算方法计算方法 牵引变电所数量牵引变电所数量 每座牵引变电所的容量每座牵引变电所的容量3-4 牵引变电所牵引变电所()座nLn =+ 1lL 正线线路长度正线线路长度(km)(km)ln 牵引变电所平均间距牵引变电所平均间距(km)(km)S Sn 全线总安装容量（全线总安装容量（kVA）()nnSSkVAn 峨眉校区峨眉校区 电气工程系电气工程系一一. 牵引供电计算牵引供电计算4. 单位指标法单位指标法C.C. 计算方法计算方法 单位年用电量单位年用电量3-4 牵引变电所牵引变电所 A A 列车单位能耗列车单位能耗 ( kWh/tkm( kWh/tkm ) ) 取年平均能耗取年平均能耗0.06kWh/tkm0.06kWh/tkmG 列车总重列车总重(t)(t)MM 从始发站一天发车总数（往返）从始发站一天发车总数（往返）T 时间，时间，1年年=365天天)(A = G kW h