[发明专利]一种重载铁路AT供电供电能力计算方法

说明书

一种重载铁路AT供电供电能力计算方法，本发明使用时，AT供电的重载铁路牵引电缆贯通供电方案进行计算，对CTN等值阻抗、电流分布、电压损失、CTN末端网压等电气参数的数学模型进行推导，进而得出供电距离的计算方法，以判断该方案供电能力，便于对现有的重载铁路AT供电方案进行改造，使得现有的重载铁路AT供电系统电分相大幅减少，供电能力提高，供电距离延长，使机车运行更加安全可靠，运行速度得到提升。

技术领域

本发明涉及重载铁路，具体为一种重载铁路AT供电供电能力计算方法。

背景技术

采用AT供电的牵引电缆贯通供电系统由主变电所MSS(MainSubStation)和CTN两部分组成。

重载铁路牵引负荷功率大，对牵引网的传输功率需求高，因此对牵引供电系统的供电能力及电能传输可靠性有了更高的要求。我国重载铁路供电方式主要有带回流线的直供方式和自耦变压器(AT)供电方式2种。目前重载铁路牵引供电系统仍然存在一定不足，主要体现在：①接触网网压偏低；②牵引变电所过负荷现象严重；③在一些交直交型机车未普及应用的线路牵引变电所功率因数偏低；④列车过电分相时掉速、牵引供电系统供电能力发挥受限；⑤列车运行造成的负序问题；⑥列车再生制动能量利用率较低。

现在没有很好的计算方法用来对现有的自耦变压器(AT)供电方式的供电能力进行计算，不利于对其进行改造以克服上述缺点。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种重载铁路AT供电供电能力计算方法，有效的解决了上述技术背景中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：本发明包括CTN电流及电压分布和供电能力的计算，所述CTN电流及电压分布：当向AT牵引网中的机车供电时，图1中牵引电缆C1和C2电流方向相反，大小相同，故牵引电缆与AT接触网之间的互阻抗可以忽略不计，为便于分析，忽略CTN中AT的漏抗，将图1简化为图2所示的等效电路，即将2×27.5kV的AT网络等效为27.5kV网络，包含牵引电缆回路及接触网等值回路，简化后等效接触线、等效钢轨和等效负馈线分别为T′、R′和F′，其中F′为一根理想导线，图中，E′为MSS牵引母线电压，T′和R′的单位长度等值阻抗zAA和zBB分别为：

z_AA＝(z_T+z_F-2z_TF)/4 (1)

z_BB＝(z_T+2z_R+z_TF-z_RF-3z_TR)/2 (2)

其中，z_T、z_R和z_F分别为接触线、钢轨和负馈线的自阻抗；z_TF、z_RF和z_TR分别为接触线与负馈线、钢轨与负馈线、接触线与钢轨间的互阻抗；

分别定义长回路(由MSS连接的供电电缆及接触网构成)与短回路(由机车所在位置两侧牵引变电所间的供电电缆及接触网构成)，将图2中等效电路归算至27.5kV牵引侧得到CTN等值回路1，如图3(a)所示，图中，I_cp和I′_cp分别为机车位于第p座与第p+1座牵引变电所之间时流经长回路和短回路电缆上的电流；Ip1和Ip2分别为机车位于第p座与第p+1座牵引变电所时通过长回路和短回路AT的电流；I为机车电流，分别对图3(a)中回路1和回路2的电压降落进行分析，由于忽略了AT的漏抗，可等效为图3(b)所示的等值回路2；