第四章牵引变电所容量计算和选择.doc

第四章 牵引变电所变压器容量计算和选择 为了确定牵引变电所的变压器安装容量和台数，需要进行变压器容量计算。 变压器容量计算一般分为三个步骤： 1. 根据铁道部任务书中规定的年运量大小和行车组织的要求确定计算容量，这是为供 应牵引负荷所必须的容量。 2. 根据列车紧密运行时供电臂的有效电流和充分利用牵引变压器的过载能力，计算校核容量，这是为确保变压器安全运行所必须的容量。 3. 根据计算容量和校核容量，再考虑其他因素(如备用方式等)，并按实际变压器系列产品的规格选定变压器的数量和容量称为安装容量。 牵引变压器是牵引供电系统的重要设备，其容量大小关系到能否完成国家交给的运输任 务和运营成本。从安全运行和经济方面来看，容量过小会使牵引变压器长期过载，将造成其 寿命缩短，甚至烧损；反之，容量过大将使牵引变压器长期不能满载运行，从而造成其容量 浪费，损耗增加，使运营费用增大。因此，在进行牵引变压器容量计算时，正确地确定计算 条件，以便合理地选定牵引变压器的额定容量是十分重要的。 第一节计算条件 牵引变压器的计算容量取决于各供电臂的负荷电流。供电臂的负荷电流则与列车用电量的大小及列车密度有关。 一、列车用电量的计算条件 在铁路运输中，除了满载的直通货物列车(重车)外，还有零担列车、摘挂列车、不满载 列车和旅客列车。当上、下行两个方向货运量不一致时，会出现—部分空载列车。牵引变压器容量必须满足各类电力牵引列车用电的需要。一般对于不同类型的列车，都按满载货物列车考虑。当电力牵引的旅客列车数比例较大时，或上(下)行方向空载车数比例很大时，也可分别按实际的客、货、空列车的用电量计算。 二、计算牵引变压器的计算容量时，计算列车数（即列车密度）N的计算条件 牵引变压器容量应和铁路运输量的大小及其增长速度相适应。当线路断面确定后，最关键的是年运量。由年运量可以算出需要的线路通过能力，它反应了列车负荷密度。 因此，计算列车密度时，一般应按年运量计算需要的线路通过能力，同时考虑留有一定的储备能力。考虑储备能力是因为有时会发生由于线路维修、港口卸货及自然灾害等引起的列车密集运行情况。储备系数一般单线采用20％，双线采用15％。 近期按调查运量计算时，还应考虑货运量的波动性，波动系数一般采用。远期按国家要求的年输送能力计算时，仅考虑储备系数，不考虑波动系数。 若国家规定的需要输送能力已经接近线路输送能力时，可按线路输送能力计算；若低于 线路输送能力的一半时，可按2倍需要输送能力计算。这两种情况下，都不再考虑波动系数 和储备系数。 因此，在计算牵引变压器计算容量时，列车密度（计算列车数）N可按不同条件分别计算如下： 当采用近期年运量时 N =(列／日) (4—1) 式中 —— 波动系数(取1.2)； ——储备系数(单线取1.2，双线取1.15)； ——年运量(吨/年)； G——列车牵引重量(吨)； ——货物列车净载重系数，即货车净载重与货车总重之比； 365为全年的日数(日／年)。 当需要输送能力低于线路输送能力的一半时 N = (列／日) (4—2) 若需要输送能力接近线路输送能力时 N = (列／日) (4-3) 式中 ——线路输送能力(吨/年) 三、计算牵引变压器校核容量的计算条件 牵引变压器校核容量的计算条件，是按其可能需要的最大容量来确定的。因此，应按可能出现的最大列车数（即）计算。具体规定如下： ①重负荷臂按对应于非平行运行图区间通过能力 (或按线路输送能力)的95％列 车数概率积分最大值来计算供电臂最大短时电流(简称最大电流)，轻负荷臂取对应(或 线路输送能力)的供电臂有效电流。 ②应用非平行运行图区间通过能力来校核。非平行运行图区间通过能力的计 算见附录A。 在电气化工程设计中，牵引变压器容量计算所需要的年运量、电力机车类型、牵引定数、 牵引方式、线路坡道、追踪间隔时分等，在国家下达的设计任务书中都有规定。因此，具体计算时，要以设计任务书为依据。 第二节 馈线电流 牵引变电所的负荷主要是电力牵引列车。与电力系统的负荷相比有很大的差别，其特点是： ①列车以变化的速度沿线路运行，即牵引负荷的位置是移动的。 ②牵引负荷的大小随线路坡度、列车密度等因素而发生很大的变化，当列车上大陡坡 或列车密集运行时则负荷电流大；反之则负荷电流小以至为零，使牵引变压器负荷率变低。 ③列车可以在供电分区任意分布，即牵引负荷在供电分区任意分布。当然，这是从概 率论的角度来说的。 ④由于采用整流器式电力机车，接触网电流变为非正弦波。