1、第7章 牽引供電系統的電能損失 牽引供電系統電能損失，主要包括牽引網電能損失和牽引變壓器電能損失兩部分。 牽引供電系統的電能損失是電氣化鐵道的一項重要的運營指標，具有很重要的經濟意義。不同的牽引變電所結線型式和不同的接觸網供電方式造成的牽引供電系統電能損失也不相同。第第7章章 牽引供電系統的電能損失牽引供電系統的電能損失第7章 牽引供電系統的電能損失7-1 牽引網的電能損失7-2 牽引變壓器的電能損失7-3 減小牽引供電系統電能損失的措施7-4 接觸導線截面的選擇第第7章章 牽引供電系統的電能損失牽引供電系統的電能損失7-1 牽引網的電壓損失7-1 牽引網的電壓損失牽引網的電壓損失7-1-1

2、電壓損失的簡化計算法7-1-2 單線牽引網中的電壓損失7-1-3 復線牽引網中的電壓損失7-1-1 單線區段 7-1-1 單線區段單線區段 m列車在供電臂產生的總的平均有效功功率損失為kWmmLrIPt321013121 . 1(7-1) 每年的電能損失為：ahkWmmLrImmLrIAtt/101013121 . 176. 81013121 .7-2) 顯然，牽引負荷電流、牽引網單位電阻、車流密度、供電臂的長度與牽引網的能耗成正比。7-1-2 復線區段 7-1-2 復線區段復線區段 1、并聯供電 并聯供電牽引網電能損失的計算，是分別按上、下行計算，然后求出供電臂的總

3、能耗。 每一供電臂牽引網的電能損失，包括列車自身造成的和同行列車產生的以及非同行線路列車產生的三項電能損失之和。7-1-2 復線區段ahkWIrrImrrmrrLImAahkWIrrImrrmrrLImAtIIIItIIIIIIIIttIIIItIIIIIIIIt/1010824351621 . 176. 8/1010824351621 . 176. 8442442上下下上上上上上下上上下下下下下(7-3)ahkWAAA/104上下7-1-2 復線區段 2、分開供電ahkWAAAahkWmIrIrmILrmAahkWmIrIrmILrmAtItIIItItItIIItI/10/1010606.

4、 01606. 0818. 4/1010606. 01606. 0818. 44442442上下上下上下上上上上上上下上下下下下下(7-4) 以上各式，當m1時，含有(m-1)因子的項為零。7-1-2 復線區段 例：復線區段一牽引變電所，如圖7-1所示。牽引網采用直接供電方式，接觸網采用單鏈形懸掛其參數為： 鋼軌P50,=1010-14(CGSM),rI=0.209/km，rI-II=0.026/km。 求：并聯供電與分開供電情況下的供電臂電能損失。 解：分左側供電臂和右側供電臂兩步求解，且每側供電臂要分下行和上行兩步求解。 把已知條件代入式7-3可得并聯供電情況下的供電臂能耗為： 90.91

5、04kWh/a 再代入式7-4得分開供電情況下的供電臂能耗為： 111.7104kWh/a 從以上計算可知，并聯供電的能耗比分開供電的能耗小。因此，并聯供電比分開供電具有優越性。7-1-2 復線區段7-2 牽引變壓器的電能損失 牽引變壓器的電能損失，是指變壓器的銅耗和鐵耗兩部分能耗。銅耗和鐵耗可分別通過變壓器的短路與空載試驗而得到。在每臺變壓器的銘牌上也都標有短路損耗和鐵耗。為了計算電能損失時進行參考，部分牽引變壓器的額定損耗如表7-1所示。 牽引負荷雖然變化劇烈，但變壓器的負載率是較低的，因此其實際負載損耗需要通過額定短路損耗按負載率進行換算。變壓器的負載率是副邊負載電流與額定電流之比。變壓

6、器的實際負載損耗等于負載率的二次方與額定短路損耗的乘積。對變壓器進行電能損失和經濟運行計算時，有關其損耗數據應按其實際銘牌數據取值。7-2 牽引變壓器的電能損失牽引變壓器的電能損失7-2 牽引變壓器的電能損失7-2 牽引變壓器的電能損失7-2 牽引變壓器的電能損失牽引變壓器的電能損失7-2-1 三相YN，d11結線變壓器電能損失7-2-2 單相V，V結線變壓器電能損失7-2-3 純單相結線變壓器電能損失7-2-4 阻抗平衡變壓器電能損失7-2-1 三相YN，d11結線變壓器電能損失 7-2-1 三相三相YN，d11結線變壓器電能損失結線變壓器電能損失 在第二章中已知兩供電臂負荷在三角接繞組中的

7、分配關系為：212221221212222122212923132923132923132avaveeacavaveebcavaveeabIIIIIIIIIIIIIII(7-5)7-2-1 三相YN，d11結線變壓器電能損失 在牽引變電所中，一臺變壓器運行時的全年實際銅耗為：ahkWIIIIPANabbcacKK/103876. 042222(7-6) 全年空載電能損耗為：ahkWPA/10876. 0400(7-7) 全年牽引變壓器的實際總能耗為：ahkWAAAKT/1040(7-8)7-2-1 三相YN，d11結線變壓器電能損失 若改為兩臺運行，則全年實際銅耗為：ahkWIIIIPIIII

8、PANabbcacKNabbcacKK/10146. 0876. 0232422222222(7-9) 兩臺運行時全年空載電能損耗為：ahkWPA/102876. 0400(7-10) 全年牽引變壓器的實際總能耗為：ahkWAAAKT/1040(7-11)7-2-2 單相V，V結線變壓器電能損失 7-2-2 單相單相V，V結線變壓器電能損失結線變壓器電能損失 兩臺變壓器分別計算時，每臺變壓器全年實際能耗為：ahkWAAAahkWPAahkWIIPAKTNeKK/10/10876. 0/10876. 040400422(7-12)7-2-3 單相結線變壓器電能損失 7-2-3 單相結線變壓器電能

9、損失單相結線變壓器電能損失 已知同相兩個臂負荷在變壓器繞組中引起的有效電流為： AIIIIIavaveee21222122 所以單相變電所兩臺單相接線變壓器的能耗為：ahkWAAAahkWPAahkWIIPAKTNeKK/10/1075. 1/10438. 040400422(7-13)7-2-4 阻抗平衡變壓器電能損失 7-2-5 阻抗平衡變壓器電能損失阻抗平衡變壓器電能損失 阻抗平衡變壓器的能耗計算用一次側的電流計算比較簡便，因為一次側只有3個繞組，比二次側繞組簡單。 一臺阻抗平衡變壓器的全年銅耗為：ahkWIIIIPANCBAKK/103876. 0421212121(7-14) 全年實

10、際鐵耗為：ahkWPA/10876. 0400(7-15) 全年牽引變壓器的實際總能耗為：ahkWAAAKT/1040(7-16)7-2-4 阻抗平衡變壓器電能損失 在牽引變電所中如果是兩臺阻抗平衡變壓器并聯運行，則全年的銅耗、鐵耗和總能耗分別為：ahkWPA/102876. 0400(7-18)ahkWAAAKT/1040(7-19)ahkWIIIIPIIIIPANCeBeAeKNCeBeAeKK/10146. 0232876. 04222221222(7-17)7-3 減少牽引供電系統電能損失的措施7-3 減少牽引供電系統電能損失的措施減少牽引供電系統電能損失的措施7-3 減少牽引供電系統

11、電能損失的措施 為了減少牽引供電系統的電能損失，通常采取如下措施： 1、限制供電臂的長度； 2、加設加強導線； 3、當電氣化鐵路有較大的迂回區段時，應設置捷接線； 4、接觸網盡可能采用雙邊供電方式； 5、在滿足防干擾條件的電氣化區段，牽引供電系統應采用直接供電方式； 6、結合變壓器經濟運行選擇容量； 7、對牽引網結構布置、材質、導線及截面進行優選，以降低牽引網阻抗； 8、因負荷要求，需對接觸懸掛實行分段采用不同截面時，在單線區段應由近電源點開始依次由大到小采用不同截面的導線；7-3 減少牽引供電系統電能損失的措施 9、實行牽引變壓器的經濟運行 以三相牽引變電所為例，兩臺三相變壓器為同容量。則，

12、一臺運行時的功率損失為：022122211922PIIIIIPPNavaveeKT(7-20) 兩臺運行時的功率損失為：022122212292221PIIIIIPPNavaveeKT(7-21)202212221922NavaveeIIIII：設7-3 減少牽引供電系統電能損失的措施 則式7-20與式7-21可分別表示為：0201PPPKT(7-22)0202221PPPKT(7-23)時當21TTPP00414. 1PPK(7-24) 可見，當牽引負荷的實際負荷率小于0時，宜投入一臺運行較為經濟；反之，宜兩臺同時投入運行。7-3 減少牽引供電系統電能損失的措施 10、在復線區段，采用上、下

13、行線路在供電臂末端并聯供電，可減少牽引網電能損耗； 11、在牽引變電所裝設并聯電容補償裝置，可提高功率因數，減少電能損失； 12、在牽引變電所中采用節能型牽引變壓器，效率可達99%以上。7-4 接觸導線截面的選擇7-4 接觸導線截面的選擇接觸導線截面的選擇 接觸線是向電力機車供電的導線。由于它與受電弓直接接觸，經常處于磨擦狀態，特別在高速運行和惡劣的氣候條件下，要保證電力機車正常取流，除了要求接觸線滿足良好的導電性能外，還必須具備足夠的機械強度和耐磨性。因此，選擇接觸導線截面時應滿足機械強度和電氣性能兩方面的要求。7-4 接觸導線截面的選擇7-4 接觸導線截面的選擇接觸導線截面的選擇7-4-1

14、 按允許載流量確定接觸導線截面7-4-2 按經濟截面選擇接觸導線7-4-1 按允許載流量確定接觸導線截面 7-4-1 按允許載流量確定接觸導線截面按允許載流量確定接觸導線截面 接觸導線允許載流量指一定環境條件下，不超過導線最高允許工作溫度時所傳輸的電流，其計算式為： ARWWWItSFR(7-25) 各種導線的允許載流量可直接利用接觸懸掛允許載流量表獲得，如表7-2所示。 估算時，單鏈形懸掛中，流過鋼絞線承力索的電流大約為接觸導線電流的15%。當需要考慮接觸導線磨耗時，接觸懸掛的允許載流量需減小，減小量約為表7-2數值的15%。7-4-1 按允許載流量確定接觸導線截面7-4-2 按經濟截面選擇接觸導線 7-4-2 按經濟截面選擇接觸導線按經濟截面選擇接觸導線 在保證接觸導線所傳輸的電流不超過允許載流量的條件下，還需要考慮另外一種情況，即有時