第三章容量計(jì)算與選擇

1、3.1列車電流曲線和列車能耗列車電流曲線和列車能耗一、列車電流曲線和列車能耗一、列車電流曲線和列車能耗列車運(yùn)行狀態(tài)：起動(dòng)、加速、惰行、制動(dòng)等列車運(yùn)行狀態(tài)：起動(dòng)、加速、惰行、制動(dòng)等列車電流曲線與列車運(yùn)行的狀況有關(guān)。列車電流曲線與列車運(yùn)行的狀況有關(guān)。1.牽引電流曲線牽引電流曲線(i-t曲線曲線)電流曲線是列車運(yùn)行曲線的一種，列車運(yùn)行曲線有：電流曲線是列車運(yùn)行曲線的一種，列車運(yùn)行曲線有：a.列車運(yùn)行速度列車運(yùn)行速度v與列車走行距離的關(guān)系，與列車走行距離的關(guān)系，v=f(l)b.列車取用電流列車取用電流i與列車走行距離的關(guān)系，與列車走行距離的關(guān)系，i=f(l)c.列車走行時(shí)間列車走行時(shí)間t與列車走行距離

2、的關(guān)系，與列車走行距離的關(guān)系，t=f(l)d.列車取用電流列車取用電流i與列車走行時(shí)間的關(guān)系，與列車走行時(shí)間的關(guān)系，i=f(t)由由a、c以及電機(jī)特性以及電機(jī)特性 i=f(v) 三條曲線可得出三條曲線可得出 i=f(l)和和i=f(t)。2.列車電流及能耗的計(jì)算列車電流及能耗的計(jì)算利用利用i=f(t)曲線計(jì)算列車電流及能耗。曲線計(jì)算列車電流及能耗。將時(shí)間將時(shí)間0,區(qū)間劃分為區(qū)間劃分為n個(gè)間隔，個(gè)間隔，每一等份為每一等份為t(分鐘分鐘)，則每個(gè)時(shí)刻，則每個(gè)時(shí)刻都有對(duì)應(yīng)的取流都有對(duì)應(yīng)的取流(i)的數(shù)值，的數(shù)值， =n=nt電流平均值：電流平均值：平均電壓平均電壓U=25kV列車用電平均功率：列車用

3、電平均功率：列車能耗為：列車能耗為：)(1600hKVAniUtnAnkknkkinI011nkkinUUIP013.2 計(jì)算條件計(jì)算條件一、計(jì)算列車數(shù)一、計(jì)算列車數(shù)N的計(jì)算條件的計(jì)算條件近期按調(diào)查運(yùn)量計(jì)算，考慮波動(dòng)性和儲(chǔ)備能力近期按調(diào)查運(yùn)量計(jì)算，考慮波動(dòng)性和儲(chǔ)備能力遠(yuǎn)期按國家要求的輸送能力計(jì)算，考慮儲(chǔ)備能力遠(yuǎn)期按國家要求的輸送能力計(jì)算，考慮儲(chǔ)備能力國家規(guī)定的需要輸送能力接近線路輸送能力時(shí)，國家規(guī)定的需要輸送能力接近線路輸送能力時(shí)，按線路輸送能力計(jì)算；若低于線路輸送能力的一半時(shí)，按線路輸送能力計(jì)算；若低于線路輸送能力的一半時(shí)，可按可按2倍需要輸送能力計(jì)算。不考慮波動(dòng)和儲(chǔ)備系數(shù)倍需要輸送能力計(jì)算

4、。不考慮波動(dòng)和儲(chǔ)備系數(shù)當(dāng)采用近期運(yùn)量計(jì)算時(shí)：當(dāng)采用近期運(yùn)量計(jì)算時(shí)：當(dāng)需要輸送能力接近線路輸送能力時(shí)：當(dāng)需要輸送能力接近線路輸送能力時(shí)： 當(dāng)需要輸送能力低于線路輸送能力的一半時(shí)：當(dāng)需要輸送能力低于線路輸送能力的一半時(shí)：)(365104列/日列/日凈凈線線GN凈凈GN3651024)(36510421列/日列/日凈凈GKKN二、列車用電量的計(jì)算條件二、列車用電量的計(jì)算條件 對(duì)于不同類型的列車，都按滿載貨物列車考慮。對(duì)于不同類型的列車，都按滿載貨物列車考慮。 當(dāng)電力牽引的旅客列車數(shù)比例較大時(shí)，或上、下行方向當(dāng)電力牽引的旅客列車數(shù)比例較大時(shí)，或上、下行方向空載車數(shù)比例很大時(shí)，也可分別按實(shí)際的客、貨、空

5、列車空載車數(shù)比例很大時(shí)，也可分別按實(shí)際的客、貨、空列車的用電量計(jì)算。的用電量計(jì)算。三、牽引變壓器校核容量的計(jì)算條件三、牽引變壓器校核容量的計(jì)算條件按其最大容量的需要來確定，應(yīng)計(jì)算最大列車數(shù)：按其最大容量的需要來確定，應(yīng)計(jì)算最大列車數(shù)：Nmax(N非非)。3.3 饋線電流牽引變電所的負(fù)荷是要是電力機(jī)車。牽引變電所的負(fù)荷是要是電力機(jī)車。一、定義：牽引變電所側(cè)母線經(jīng)由饋電線送到牽引網(wǎng)中的一、定義：牽引變電所側(cè)母線經(jīng)由饋電線送到牽引網(wǎng)中的電流，即牽引變電所的負(fù)荷電流。電流，即牽引變電所的負(fù)荷電流。牽引變電所饋線電流，等于供電分區(qū)各運(yùn)行列車的電流之牽引變電所饋線電流，等于供電分區(qū)各運(yùn)行列車的電流之和。和

6、。列車運(yùn)行圖：列車運(yùn)行圖：二、列車電流的平均值與有效值二、列車電流的平均值與有效值 列車瞬時(shí)電流列車瞬時(shí)電流 :指列車電流的即時(shí)有效值指列車電流的即時(shí)有效值(h=1,2,n,h為為供電臂內(nèi)運(yùn)行的列車數(shù)供電臂內(nèi)運(yùn)行的列車數(shù))。 列車平均電流列車平均電流 :指列車在計(jì)算區(qū)段運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，列車瞬指列車在計(jì)算區(qū)段運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，列車瞬時(shí)電流時(shí)電流 的平均值；即：的平均值；即： 列車用電平均電流列車用電平均電流 :指列車在計(jì)算區(qū)段內(nèi)運(yùn)行時(shí)，在用指列車在計(jì)算區(qū)段內(nèi)運(yùn)行時(shí)，在用電運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，列車瞬時(shí)電流的平均值；電運(yùn)行時(shí)間內(nèi)，列車瞬時(shí)電流的平均值；hitIhidtiIht01gIdtitIgthgg011.列車電

7、流的平均值：列車電流的平均值：2.列車取電平均電流為：列車取電平均電流為：考慮列車正常運(yùn)行時(shí)的自用電考慮列車正常運(yùn)行時(shí)的自用電7A：UAindtiInhhht6011100tgggtggIIttIUtAI607607UtAtIIggtg3.列車取電走行時(shí)間內(nèi)有效電流：列車取電走行時(shí)間內(nèi)有效電流：令令 ， 為機(jī)車取流有效系數(shù)為機(jī)車取流有效系數(shù)一般一般 通常取通常取即：即：列車在供電分區(qū)帶電運(yùn)行時(shí)的有效電流等于其平均列車在供電分區(qū)帶電運(yùn)行時(shí)的有效電流等于其平均電流與有效系數(shù)的乘積。電流與有效系數(shù)的乘積。gthggdtitI021ggIKIK05. 103. 1K05. 1K三、饋線電流的計(jì)算三、饋

8、線電流的計(jì)算(1)原始數(shù)據(jù)：原始數(shù)據(jù)：、下行帶電平均電流第h列車通過全分區(qū)上、下行總運(yùn)行時(shí)分第h列車通過全分區(qū)上、下行帶電運(yùn)行時(shí)分第h列車通過全分區(qū)上t時(shí)刻取流有效值第h列車在供電分區(qū)內(nèi)數(shù)所論及供電分區(qū)的區(qū)間、下行牽引能耗第h列車通過全分區(qū)上列，下行N列)每日列車對(duì)數(shù)(上行N ghghhhghghhhhhI，It，tt，ti，iqA，AN(2)饋線日平均電流饋線日平均電流 IP由已知的原始數(shù)據(jù)：由已知的原始數(shù)據(jù)：所以，我們可由上、下行的所以，我們可由上、下行的牽引能耗牽引能耗、上下行的、上下行的帶電運(yùn)行帶電運(yùn)行時(shí)間時(shí)間；或由上下行的；或由上下行的即時(shí)有效電流即時(shí)有效電流、總運(yùn)行時(shí)分總運(yùn)行時(shí)分、

9、帶電運(yùn)帶電運(yùn)行時(shí)分行時(shí)分計(jì)算得到列車上下行帶電平均電流。計(jì)算得到列車上下行帶電平均電流。dtitIdtitIUtAIUtAIhhthghghthghghghhghghhgh 00116060: :或或 對(duì)全日對(duì)全日T，24h=1440min來說，上行有來說，上行有N列，下行有列，下行有N列，列，則上、下行平均電流為：則上、下行平均電流為：所以日平均饋線電流所以日平均饋線電流(單、復(fù)線不影響此計(jì)算方法單、復(fù)線不影響此計(jì)算方法)ghNhghghNhghITtIITtI 11下下上上區(qū)區(qū)帶帶電電概概率率；為為下下行行第第h h列列車車通通過過全全區(qū)區(qū)帶帶電電概概率率；為為上上行行第第h h列列車車通

10、通過過全全定定義義下下上上 TtPTtPITtITtIIIghghghghghghghNhghP:)(1當(dāng)當(dāng)N對(duì)列車運(yùn)行情況相同時(shí)對(duì)列車運(yùn)行情況相同時(shí)(同型號(hào)機(jī)車，同重，同速同型號(hào)機(jī)車，同重，同速)即即P(N對(duì)列車作用時(shí)對(duì)列車作用時(shí))饋線全天帶電概率饋線全天帶電概率Ig每列車通過全區(qū)的全日平均帶電電流每列車通過全區(qū)的全日平均帶電電流tg每列車通過全區(qū)帶電時(shí)間每列車通過全區(qū)帶電時(shí)間(min)TtNNPPPIINPIPPPIIItttAAgggggPgghghgghghghghghhh 22:2其中其中: :時(shí)時(shí)(3)饋線電流有效值饋線電流有效值假定：假定：1.各區(qū)間日帶電平均電流相同，即：各區(qū)間

11、日帶電平均電流相同，即：Ig(k)=Ig 2.各區(qū)間日帶電時(shí)分相同，即：各區(qū)間日帶電時(shí)分相同，即：Tg(k)=Tg那么：各區(qū)間日帶電概率也相同，即：那么：各區(qū)間日帶電概率也相同，即： 211111222nknknkhggXhIhPkIkPkIkKkPIgg 2122212222)1 ()() 1(zzgzgzgzXzgZnPPKInPIPnnIKnPIKkKnPPnTtNPkP系系數(shù)數(shù)即即為為列列車車帶帶電電電電流流有有效效在在上上述述假假設(shè)設(shè)條條件件下下，可可以以看看出出3.4 正常運(yùn)行時(shí)牽引變壓器容量計(jì)算正常運(yùn)行時(shí)牽引變壓器容量計(jì)算 正常運(yùn)行和緊密運(yùn)行是相對(duì)而言的，一般按全日平均有正常運(yùn)行

12、和緊密運(yùn)行是相對(duì)而言的，一般按全日平均有效電流選擇變壓器。效電流選擇變壓器。1.三相牽引變電所三相牽引變電所計(jì)算容量取決于重負(fù)荷繞組的有效電流。計(jì)算容量取決于重負(fù)荷繞組的有效電流。所以變壓器計(jì)算容量所以變壓器計(jì)算容量(按正常運(yùn)行考慮按正常運(yùn)行考慮)65.02(31243122)(輕輕重重輕輕輕輕重重重重IIIIIIITr94. 03)(ttTrKKUIS計(jì)計(jì)已知：復(fù)線牽引變電所一供電分區(qū)：已知：復(fù)線牽引變電所一供電分區(qū)：列車能耗：上行列車能耗：上行161KVAh，下行，下行1000KVAh；給電運(yùn)行時(shí)分：上行給電運(yùn)行時(shí)分：上行2.3min，下行，下行17.8min。全日列車對(duì)數(shù)全日列車對(duì)數(shù)N=

13、78上行一列，下行三列上行一列，下行三列給定另一臂有效電流給定另一臂有效電流計(jì)算：三相牽引變電所的變壓器計(jì)算容量。計(jì)算：三相牽引變電所的變壓器計(jì)算容量。)(5 .2532AI2.單相變壓器單相變壓器按饋線有效電流（全日平均）按饋線有效電流（全日平均）I(Tr)計(jì)算計(jì)算若由兩臂合成到饋線，則若由兩臂合成到饋線，則例：已知例：已知IR=180A，IL=200A，KF=1.35，求單相變壓器計(jì)，求單相變壓器計(jì)算容量。算容量。)(計(jì)(單相)rTIUSLRLRLRLRFLRFIIIIUSIIIIIiii2222計(jì)(單相)222均均方方根根值值3.5 緊密運(yùn)行牽引變壓器容量計(jì)算緊密運(yùn)行牽引變壓器容量計(jì)算緊

14、密運(yùn)行：緊密運(yùn)行：線路行車中不可避免的短時(shí)間高峰運(yùn)輸。線路行車中不可避免的短時(shí)間高峰運(yùn)輸。饋線電流計(jì)算方法：饋線電流計(jì)算方法： 以緊密運(yùn)行時(shí)全天運(yùn)行密度以緊密運(yùn)行時(shí)全天運(yùn)行密度N 代替以上公式中的代替以上公式中的N即可。即可。N 確定：確定：復(fù)線：上、下行均按復(fù)線：上、下行均按10min(或或8min)為間隔連發(fā)為間隔連發(fā) 即每天即每天144對(duì)列車或每天對(duì)列車或每天180對(duì)列車對(duì)列車81440101440NN或單線：經(jīng)驗(yàn)公式：單線：經(jīng)驗(yàn)公式：由此可得饋線電流，進(jìn)而可得變電所容量由此可得饋線電流，進(jìn)而可得變電所容量7分鐘停車會(huì)讓時(shí)間，一般取、下行凈走行時(shí)分一對(duì)車在第i個(gè)區(qū)間上算按每區(qū)間均有一列車

15、計(jì)14400000iiiittttN3.6 牽引變壓器容量選擇牽引變壓器容量選擇 牽引變壓器容量計(jì)算是為了確定變壓器的安裝容量牽引變壓器容量計(jì)算是為了確定變壓器的安裝容量和臺(tái)數(shù)。和臺(tái)數(shù)。 一般分為兩個(gè)步驟：一般分為兩個(gè)步驟： 首先按給定計(jì)算條件算出變壓器為供應(yīng)牽引負(fù)荷所首先按給定計(jì)算條件算出變壓器為供應(yīng)牽引負(fù)荷所需的容量，稱為計(jì)算容量；需的容量，稱為計(jì)算容量； 然后，考慮其它因素然后，考慮其它因素(如備用方式、變壓器實(shí)際規(guī)如備用方式、變壓器實(shí)際規(guī)格等格等)選出的容量為安裝容量或設(shè)計(jì)容量。選出的容量為安裝容量或設(shè)計(jì)容量。備用方式：備用方式： 牽引變壓器在檢修或發(fā)生故障時(shí)，都需有備用變壓牽引變壓器

16、在檢修或發(fā)生故障時(shí)，都需有備用變壓器投入，以確保正常的鐵路運(yùn)輸。器投入，以確保正常的鐵路運(yùn)輸。1.移動(dòng)備用移動(dòng)備用 采用移動(dòng)變壓器作為備用的方式，稱為移動(dòng)備用。采用移動(dòng)變壓器作為備用的方式，稱為移動(dòng)備用。 采用移動(dòng)備用方式的電氣化區(qū)段，每個(gè)牽引變電所采用移動(dòng)備用方式的電氣化區(qū)段，每個(gè)牽引變電所裝設(shè)兩臺(tái)牽引變壓器，正常時(shí)兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行。裝設(shè)兩臺(tái)牽引變壓器，正常時(shí)兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行。 所內(nèi)設(shè)有鐵路專用岔線。備用變壓器安放在移動(dòng)變所內(nèi)設(shè)有鐵路專用岔線。備用變壓器安放在移動(dòng)變壓器車上，停放于適中位置的牽引變電所內(nèi)或供電段段壓器車上，停放于適中位置的牽引變電所內(nèi)或供電段段部，以便于需要作為備用變壓器投入時(shí)，縮短

17、運(yùn)輸時(shí)間。部，以便于需要作為備用變壓器投入時(shí)，縮短運(yùn)輸時(shí)間。 移動(dòng)備用方式可用于沿線無公路區(qū)段和單線區(qū)段。移動(dòng)備用方式可用于沿線無公路區(qū)段和單線區(qū)段。2.固定備用固定備用 采用加大牽引變壓器容量和增加臺(tái)數(shù)作為備用的方采用加大牽引變壓器容量和增加臺(tái)數(shù)作為備用的方式，稱為固定備用。采用固定備用的電氣化區(qū)段，每個(gè)式，稱為固定備用。采用固定備用的電氣化區(qū)段，每個(gè)牽引變電所裝設(shè)兩臺(tái)牽引變壓器，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。牽引變電所裝設(shè)兩臺(tái)牽引變壓器，一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。每臺(tái)牽引變壓器容量應(yīng)能承擔(dān)全所最大負(fù)荷，滿足鐵路每臺(tái)牽引變壓器容量應(yīng)能承擔(dān)全所最大負(fù)荷，滿足鐵路正常運(yùn)輸?shù)囊?。正常運(yùn)輸?shù)囊蟆?采用固定備用方

18、式的優(yōu)點(diǎn)是，其投入快速方便，可采用固定備用方式的優(yōu)點(diǎn)是，其投入快速方便，可確保鐵路正常運(yùn)輸，又可不修建鐵路專用岔線，牽引變確保鐵路正常運(yùn)輸，又可不修建鐵路專用岔線，牽引變電所選址方便、靈活，電氣主接線較簡單。電所選址方便、靈活，電氣主接線較簡單。 其缺點(diǎn)是增加了牽引變壓器的安裝容量，變電所內(nèi)其缺點(diǎn)是增加了牽引變壓器的安裝容量，變電所內(nèi)設(shè)備檢修業(yè)務(wù)要靠公路運(yùn)輸。因此，固定備用方式適用設(shè)備檢修業(yè)務(wù)要靠公路運(yùn)輸。因此，固定備用方式適用于沿線有公路條件的大運(yùn)量區(qū)段。于沿線有公路條件的大運(yùn)量區(qū)段。 目前，我國牽引變電所大都采用固定備用方式。目前，我國牽引變電所大都采用固定備用方式。 主要干線：主要干線：1.應(yīng)考慮近期、遠(yuǎn)期運(yùn)量；應(yīng)考慮近期、遠(yuǎn)期運(yùn)量；2.滿足正常運(yùn)行要求，滿足正常運(yùn)行要求，S安裝安裝S計(jì)正常計(jì)正常；3.緊