[發明專利]一種重載鐵路AT供電供電能力計算方法

在審

• 申請號: 202110106830.2
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN112757971A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 樊衍
• 申請（專利權）人: 樊衍
• 主分類號: B60M3/00
• 分類號: B60M3/00
• 代理公司: 蘇州和氏璧知識產權代理事務所(普通合伙) 32390
• 代理人: 李曉星

一種重載鐵路AT供電供電能力計算方法，本發明使用時，AT供電的重載鐵路牽引電纜貫通供電方案進行計算，對CTN等值阻抗、電流分布、電壓損失、CTN末端網壓等電氣參數的數學模型進行推導，進而得出供電距離的計算方法，以判斷該方案供電能力，便于對現有的重載鐵路AT供電方案進行改造，使得現有的重載鐵路AT供電系統電分相大幅減少，供電能力提高，供電距離延長，使機車運行更加安全可靠，運行速度得到提升。

技術領域

本發明涉及重載鐵路，具體為一種重載鐵路AT供電供電能力計算方法。

背景技術

采用AT供電的牽引電纜貫通供電系統由主變電所MSS(MainSubStation)和CTN兩部分組成。

重載鐵路牽引負荷功率大，對牽引網的傳輸功率需求高，因此對牽引供電系統的供電能力及電能傳輸可靠性有了更高的要求。我國重載鐵路供電方式主要有帶回流線的直供方式和自耦變壓器(AT)供電方式2種。目前重載鐵路牽引供電系統仍然存在一定不足，主要體現在：①接觸網網壓偏低；②牽引變電所過負荷現象嚴重；③在一些交直交型機車未普及應用的線路牽引變電所功率因數偏低；④列車過電分相時掉速、牽引供電系統供電能力發揮受限；⑤列車運行造成的負序問題；⑥列車再生制動能量利用率較低。

現在沒有很好的計算方法用來對現有的自耦變壓器(AT)供電方式的供電能力進行計算，不利于對其進行改造以克服上述缺點。

發明內容

針對上述情況，為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種重載鐵路AT供電供電能力計算方法，有效的解決了上述技術背景中提到的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：本發明包括CTN電流及電壓分布和供電能力的計算，所述CTN電流及電壓分布：當向AT牽引網中的機車供電時，圖1中牽引電纜C1和C2電流方向相反，大小相同，故牽引電纜與AT接觸網之間的互阻抗可以忽略不計，為便于分析，忽略CTN中AT的漏抗，將圖1簡化為圖2所示的等效電路，即將2×27.5kV的AT網絡等效為27.5kV網絡，包含牽引電纜回路及接觸網等值回路，簡化后等效接觸線、等效鋼軌和等效負饋線分別為T′、R′和F′，其中F′為一根理想導線，圖中，E′為MSS牽引母線電壓，T′和R′的單位長度等值阻抗zAA和zBB分別為：

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分別為接觸線、鋼軌和負饋線的自阻抗；z_TF、z_RF和z_TR分別為接觸線與負饋線、鋼軌與負饋線、接觸線與鋼軌間的互阻抗；

分別定義長回路(由MSS連接的供電電纜及接觸網構成)與短回路(由機車所在位置兩側牽引變電所間的供電電纜及接觸網構成)，將圖2中等效電路歸算至27.5kV牽引側得到CTN等值回路1，如圖3(a)所示，圖中，I_cp和I′_cp分別為機車位于第p座與第p+1座牽引變電所之間時流經長回路和短回路電纜上的電流；Ip1和Ip2分別為機車位于第p座與第p+1座牽引變電所時通過長回路和短回路AT的電流；I為機車電流，分別對圖3(a)中回路1和回路2的電壓降落進行分析，由于忽略了AT的漏抗，可等效為圖3(b)所示的等值回路2；