1、城轨供电系统 第6章 牵引供电计算电气工程系 黄小红,牵引负荷特点 规律性 运行有规律，严格按照事先制定好的列车运行图运行。 取流有规律，周期按取流、惰行、制动、停站四种运行方式运行。 动态性,6-1 概述,牵引供电计算方法 平均运量法 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，最后利用方差定律计算牵引所有效电流。 运行图法 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，绘制电流曲线，并由此计算馈线及变电所有效电流。,6-1 概述,基本假设 列车在馈电分区分布均匀，数量不变，等于平均列车数； 列车运动位置受运行图制约
2、（不可能两列车重合）； 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。,6-2 平均运量法,计算条件 车流密度N（对/h），每小时发车对数； 列车编组（辆），38节/列； 动车自重M（t）、定员人数a（人）； 拖车自重T（t）、定员人数b（人）； 列车平均运行速度v（km/h）； 牵引网额定电压Uc（KV）； 牵引网单位阻抗r（/km）； 列车单位能耗AkWh/（tkm）； 供电距离L（km）。,6-2 平均运量法,牵引供电计算 列车区间平均电流 求解方法： 列车电流曲线法 列车单位能耗法,6-2 平均运量法,牵引供电计算 列车区间平均电流 列车电流曲线法,Ig列车带电运行平均
3、电流 tg 列车带电运行时间,I列车区间运行平均电流 t 列车区间运行时间,6-2 平均运量法,牵引供电计算 列车区间平均电流 列车电流曲线法,电流间断系数,6-2 平均运量法,牵引供电计算 列车区间平均电流 列车单位能耗法A列车单位能耗kWh/（tkm） Uc 牵引网额定电压（KV） v 列车平均运行速度（km/h） G 列车质量（t）,6-2 平均运量法,牵引供电计算 区间平均列车数 单行平均列车数 上、下行平均列车数,N列车对数（对/h） T时间周期（=60min） t列车区间走行时间 (min) L供电距离（km） v列车平均运行速度 (km/h),6-2 平均运量法,牵引供电计算 区
4、间走行时间牵引变电所馈线平均电流 单边供电双边供电,6-2 平均运量法,牵引供电计算 牵引变电所馈线有效电流 单边供电双边供电,IA馈线平均电流 m平均列车对数 kx2 有效系数，kx2 =1.15 区间电流间断系数,6-2 平均运量法,牵引供电计算 牵引变电所母线有效电流 单边供电 双边供电,6-2 平均运量法,牵引供电计算 牵引变电所功率,kc 牵引网损耗加大系数，一般取1.05。 k 列车自用电加大系数。一般取1.03。,6-2 平均运量法,牵引供电计算 牵引变电所容量说明： 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，其牵引整流机组的过负荷能力不超过
5、150% In。,S 牵引变电所容量 P 牵引变电所功率,6-2 平均运量法,牵引供电计算 列车给电运行时弓上电压损失平均值 单边供电,IA 单边供电平均电流(A) L 单边供电距离（km） r 牵引网单位阻抗(/km),6-2 平均运量法,牵引供电计算 列车给电运行时弓上电压损失平均值 双边供电,IA 双边供电平均电流(A) L 双边供电距离（km） r 牵引网单位阻抗(/km),6-2 平均运量法,牵引供电计算 列车起动时最大电压损失 单边供电双边供电,Imax 列车起动电流(A) I 列车区间平均电流(A),6-2 平均运量法,牵引供电计算 牵引网平均功率损耗 单边供电双边供电,6-2
6、平均运量法,牵引供电计算 牵引网平均电压损失 单边供电双边供电,6-2 平均运量法,牵引供电计算 牵引网最大平均电压损失 单边供电时发生在馈电区终点双边供电时发生在馈电区中点,6-2 平均运量法,牵引供电计算 走行轨电压损失,RZ 走行轨阻抗() RJ 接触网阻抗() u 牵引网电压损失(V),6-2 平均运量法,牵引供电计算几点说明 牵引整流机组容量计算 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： 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90%100%； 正常情况下双机组并列运行，共同承担本所的负荷； 当任一座牵引所故障解列时，靠相
7、邻牵引变电所的过负荷能力（150%In，2h），不降低运送旅客的能力，使城市轨道交通正常运行；,6-2 平均运量法,牵引供电计算几点说明 牵引整流机组容量计算 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： 牵引整流机组（牵引变压器、整流器）的过负荷能力：100%In连续运行、 150%In运行2h、 300%In运行1min； 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足时可继续运行。,6-2 平均运量法,牵引供电计算几点说明 牵引整流机组容量计算 计算内容： 正常双边运行方式下，各牵引变电所牵引整流机组
8、承担的牵引负荷； 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； 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； 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。,6-2 平均运量法,牵引供电计算几点说明 牵引整流机组容量计算 计算方法：（平均运量法）,6-2 平均运量法,牵引供电计算几点说明 牵引电压损失计算 计算目的： 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 的关键参数之一。 地铁设计规范（GB501572003）规定： 直流750V牵引供电系统允许的电压波动范围为500900
9、V，直流1500V牵引供电系统允许的电压波动范围为1000 1800V。,6-2 平均运量法,牵引供电计算几点说明 牵引电压损失计算 计算内容： 正常双边运行方式下，供电区间牵引网产生的最大压降； 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； 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。,6-2 平均运量法,牵引供电计算几点说明 牵引电压损失计算 计算方法： 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、牵引网平均电压损失、牵引网最大平均电压损失）见前。,6-2 平均运量法,牵引供电计
10、算几点说明 走行轨对地电位计算 计算目的： 验证全线牵引变电所设置是否合理； 城市轨道交通直流牵引供电系统（GB10411-2005）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90V。 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。,6-2 平均运量法,牵引供电计算几点说明 走行轨对地电位计算 计算内容： 正常双边运行方式下，供电区间走行轨上最大的对地电位； 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； 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。,6-2 平均运量法,牵引供电计算
11、几点说明 走行轨对地电位计算 计算方法： 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1/2作为参考。,6-2 平均运量法,列车运行图 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，斜线表示运行线。运行线反映了列车的时间、位置状态，即 t=f(l)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。,6-3 运行图法,列车运行图,6-3 运行图法,列车运行图 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，斜线表示运行线。运行线反映了列车的时间、位置状态，即 t=f(l)曲线，它与车站中
12、心线的交点，即为列车到、发或通过车站的时刻。 列车运行图可分为单线运行图和双线运行图。在单线区段，上、下行列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。,6-3 运行图法,运行图法原理,6-3 运行图法,运行图法原理 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、牵引网电压损失等。 在一定的时段内取运行图上n个不同时刻（t1，t2，t3，tn），可得到 n 张瞬时负荷图和 n 组电气参数瞬时值。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
13、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，人工计算麻烦。,6-3 运行图法,一. 牵引供电计算 单位指标法 计算目的（可行性研究、总体方案设计） 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。 计算条件 单位安装指标线路长度 L （km） 列车重量（定员）（t）,6-4 单位指标法,一. 牵引供电计算 单位指标法 计算方法 线路总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,一. 牵引供电计算 单位指标法 计算方法 总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,一. 牵引供电计算 单位指标法 计算方法 牵引变电所数量每座牵引变电
14、所的容量,3-4 牵引变电所,L 正线线路长度(km) ln 牵引变电所平均间距(km) Sn 全线总安装容量（kVA）,一. 牵引供电计算 单位指标法 计算方法 单位年用电量,3-4 牵引变电所,A 列车单位能耗 ( kWh/tkm )取年平均能耗0.06kWh/tkm G 列车总重(t) M 从始发站一天发车总数（往返） T 时间，1年=365天,一. 牵引供电计算 单位指标法 计算举例 某新建一条地铁线路下线长28.5km，采用B型空调车辆，列车编组4动2拖，高峰小时车流密度为30对，牵引网电压为1500V。试按单位指标法进行估算。 解：B型车动车自重37t、载客247人，拖车自重27t、载客247人，一列车4动2拖编组，则总重 G=4(37+0.06247)+2(27+0.06247)t=291t,3-4 牵引变电所,一. 牵引供电计算 单位指标法 计算举例 正线牵引变压器总安装容量为总牵引负荷,3-4 牵引变电所,一. 牵引供电计算 单位指标法 计算举例 牵引变电所容量（变电所平均间距为4km）,3-4 牵引变电所,一. 牵引供电计算 单位指标法 计算举例 年用电量 单位能耗取0.06，一列车重291t，一天发车484列,3-4 牵引变电所,谢 谢,
