4.第五章牵引网阻抗计算.pptVIP

第四章 牵引网阻抗 §4.1 概述 牵引网是电气化铁路供电系统的重要组成部分，是由接触网和轨地回路构成的供电回路。 计算牵引网阻抗的目的： 1.确定牵引网电压损失以校验运行时网压水平；计算牵引网上的电能损失，比选最优设计方案 2.计算短路阻抗、短路电流，进行保护整定 3.应用于故障测距 4.计算牵引负荷对电气化铁路沿线通信线路的干扰。 5.用于轨中电流分布及轨道电压分布计算，以确定安全电位等 牵引网阻抗计算的复杂性 牵引网由承力索、接触导线组成，其结构非常复杂，如果再加入加强导线、串联元件、并联元件等，将使其复杂程度进一步增大； 牵引网中含有铁磁材料元件，如钢轨，由于铁磁材料的相对磁导率随着通过它的电流大小变化而变化，因此随着牵引负荷的变化，钢轨的有效电阻和内电感有较大范围的变化； 钢轨网通常被认为向两端无限延伸，由于轨道-大地之间的非线性分布参数电路的存在，使得牵引网阻抗变化呈现非线性； 由于牵引电流在回流电路中流入大地的电流值，与轨地间的过渡电阻有关，也与列车距馈电点的距离有关。而这些参数，又随线路的构造、土壤的性质、地区的气候条件以及列车情况而异。这样在轨道中流过的电流沿线路是不相同的。 所以：牵引网中有效电阻和电抗的计算是比较复杂的，只能采用近似的计算方法，再应用实测数据对计算结果加以修正。目前，对于牵引网，为了计算与分析的方便，并结合牵引供电回路的特点，均采用等效电路。 牵引网的等值电路与电力线路相同，可看作沿线路均匀分布的无穷个电阻、电抗、电导、电纳所组成。 由于： 牵引网距轨面高度为6m左右，相比于电力线路的对地距离低 导线半径不大，更主要的是馈电长度不长 牵引网上的工频电压较低 因此： 在工频电流工作情况下的牵引网阻抗计算，可以忽略分布电容与电导的影响。 §4.2 牵引网导线参数 在导线阻抗计算中，所需的导线参数是: 牵引网电阻 包括接触网电阻、钢轨电阻以及大地回路的电阻。 1.接触网电阻(交流电阻)包括：接触导线、承力索 非铁磁质导线(铜、铝)的单位长有效电阻为： 铁磁质导线(铁、钢轨)的单位长有效电阻为： 从式中可看出，电流频率越高、导线面积越小及导线材料磁导率越大，集肤效应越为明显，使电阻越大。 对于牵引网中的非铁磁质导线，在工频下，可以忽略集肤效应而认为其有效电阻近似地等于直流电阻。 2.钢轨电阻 对于铁磁材料导线（钢轨），确定其有效电阻很困难。工程应用中，钢轨的有效电阻通常由试验测得。 由此式可计算出与不同钢轨电流对应的单根钢轨工频有效电阻。 等效半径 导线的等效半径：计入导线内电感后的当量半径。 单相输电线路中一根导线单位长度电感： 而 在计算时采用相应的小于R0的等效半径 ，比较方便。 即： 此时， 对于钢轨，其内感抗随通电电流大小而异，因此当相对磁导率未知时，不能用上式计算，若已知Xin §4.3 Carson理论(卡尔逊理论) 1926年，J.R.Carson发表以大地为回路的架空导线阻抗计算的论文“Wave Propagation in Overhead Wires Ground Return”，从此就成为电流流经大地情况下输电线及各种导线-地回路阻抗计算的基础。 在“导线—地”回路中，电流经过导线之后而从大地返回。这种回路的阻抗参数计算与分析一般比较复杂，因为它和电流在地中的分布等许多因素有关。 Carson理论认为，这种导线—地回路中的大地可以用一根虚设的导线来代替。 理论证明，这一距离与大地的电导及电流的频率有关。由这一等值的导线模型出发： 1.导线—地回路的参数即可按普通双导线的计算公式确定。 2.对于两根及以上的导线，亦可用同样多的导线—地回路代替。 以大地为回路的架空线路模型中，大地的单位长阻抗，以及其与导线1的单位长互阻抗无法直接确定。因此，Carson提出了一种等效电路，将大地用一根虚设的导线来代替。 此时，导线-地回路的阻抗计算就转变为普通双导线阻抗的计算。 可由电磁场理论计算 1.单相二线架空输电线的电抗 单相二线架空输电线路的阻抗： 2.导线-地回路阻抗的计算 a.导线-地回路自感阻抗的计算 b.两个导线-地回路之间的互感阻抗的计算 参看：贺家李译，地中电流. 给出了Carson理论的详细推导，导线-地回路阻抗计算。 为求得导线-地回路阻抗需求出: 1.单导线以大地为回路的自阻抗系数Z1、Z2； 2.两根导线以大地为回路时的互阻抗系数Z12。 §4.4 钢轨电流与地中电流 牵引网以钢轨和大地作为牵引电流的返回导线，由于钢轨和大地之间的过渡导纳的存在，使得钢轨电流在流向变电所的过程中