接触网电流分布与温升计算法 周瑶.docVIP

精品论文 参考文献 接触网电流分布与温升计算法 周瑶 中铁二院工程集团有限责任公司电气化铁道设计研究院 1. 概要 接触网的电动车组电流，因供电方式是直流供电或交流供电而变化很大。由于电动车组控制方式的不同，电流特性（波形）不同，分析接触网温升时，必须准确掌握这些特征。 一般直流供电方式，供电电路的构成为并联供电。在变电所之间，电动车组的负荷电流由两侧的变电所提供。但是，由于在靠近变电所时基本上由该变电所供电，所以愈靠近变电所接触导线的电流愈大。因此，在接触导线温升的计算上，主要考察对象是变电所附近供电分区的接触导线。 馈线直径是接触导线的数倍，由于分段馈线与接触导线并联构成电路，所以电动车组的电流即使一定，也会因列车受电弓的台数和间距，在分段间流过运行接触导线的电流有很大变化，在温升方面比馈线更为不利。 直流方式的馈线条数，一般取决于接触导线的电压降。由于通常在温升方面接触导线更为不利，所以直流方式主要分析对象是供电分区间的接触导线温度。 在交流供电方式上，供电电路的构成是单边供电。变电所附近的接触导线电流，叠加了运行供电分区内全部电动车组的电流。因此，交流供电方式中，对变电所供电引出端附近的接触导线进行考察。 由于交流BT供电方式无须设置馈线，所以区间内电动车组负荷电流的叠加就是接触导线的电流。 然而，在交流供电方式中，因AT的并联作用以及电动车组的位置不同，AT区间内电动车组的电流与直流供电同样也是变化的。但是，该AT区间以远的电动车组的电流，与BT供电同样为叠加电流。 如上所述，接触网电流分布的思路，因供电方式而异。尤其是接触导线因受电弓的滑动而磨耗，温度超过容许值时会因抗拉强度降低而发生断线等故障，可以说这是接触网维护上极为重要的事项。这里，本书将通俗易懂地介绍电动车组运行电流特性的求法、直流和交流供电电路中接触导线 电流与温升的计算方法及其实例。 2. 运行曲线和电动车组电流 在计算接触导线温升时，必须掌握运行在本区间电动车组的走行性能和受流特性。 本章以通勤区间用直流电动车组和干线区间用交流电动车组为例，对温升计算中必要的运行曲线和电动车组电流特性进行说明。 2.1 通勤区间用直流电动车组 2.1.1 运行曲线 （1）分级曲线 电动车组的分级曲线是分析接触导线温升的基本依据。直流电动车组的分级曲线，因电阻控制和逆变器控制等控制方式不同，温升分析所必要的电流特性各异。这里，以JR和民铁各公司近年来多采用的逆变器控制方式的车为例，其分级曲线如图2.1所示。在本例题中，电动机电流的限流值（ IR）为150A。 图2.1 逆变器车的牵引分级曲线（直流区间一例） （2）运行曲线 关于从分级曲线求运行曲线和电流曲线的方法，请参照“电气运行用电力设备容量计算法”（日本铁道电气技术协会 笔者著），运行曲线如图2.2所示。 图中，V表示速度，T表示时间，I表示电流，本图表示10辆编组运行时的牵引电流。 图2.2运行曲线（“速度—时间—直流电流”曲线） 2.1.2 直流弓位电流 （1）运行电流值 表2.1表示将前节图2.2数表化的10辆编组双弓受流时的运行电流值。 表2.1 直流电动车组运行电流值 （2）辅机电流值 除上述的运行电流外，还有辅机电流。通勤区间用的电动车组10辆编组时装载2台，运行时，辅机电流值输出约为额定容量的70%。 表2.2是1台电机189kW的计算实例。 表2.2 辅机电流值 注：为接触网电压为直流1.5kV。 （3）直流弓位总电流值 表2.3是（1）项和（2）项叠加后电动车组1个编组的总电流值，该电动车组采用双弓受流，单弓电流为总电流值的1/2。 在直流供电中，馈线和接触导线通过供电分区线并联连接，供电分区间距大约250m以内。所以，在接触网温升计算中，采用1个编组中每台受电弓的电流进行计算。 电动车组的受流电流随着运行速度而变化，供电分区间的通过时间短，仅约为20~30s，电动车组受电弓的受流电流取最大电流域（2844A）的矩形波电流，进行接触导线温升的计算。 表2.3直流电动车组的弓位总电流值（A） 2.2