电力牵引供电系统课程设计
平时（30） 修改（40） 报告（30） 总成绩 指导教师评语
专 业：电气工程及其自动化 班 级： 电 姓 名： 学 号： 指导教师：
兰州交通大学自动化与电气工程学院
20 年 月 日
电力牵引供电系统课程设计报告
1 题目
计算直接供电方式牵引网阻抗。
已知一段单线电气化铁路，接触网采用带加强导线简单链形悬挂，接触线为GLCA-
100，rj=0.184?/km，Rεj=8.57mm；承力索为GJ-70，rc=1.93?/km，215XNc=0.45?/km，Rc=5.75mm；加强导线采用LJ-185，rq=0.162Ω/km，Rεq=6.63mm，其悬挂模式与承力索相同；接触线距轨平面平均高度为H=5820mm，结构高度h=1300mm，承力索弛度fc=600mm；钢轨为P50，rg=0.18?/km，xNg=0.18Ω/km，
R=96.5mm，dg=1435mm；大地导电率?=10?4(1/Ω?cm)。
2 问题分析
牵引网阻抗计算是计算牵引网电压损失、电能损失和短路电流所必需的参数。牵引网阻抗值随牵引网的组成和布置尺寸而不同。为此，必须进行牵引网阻抗计算。
如图2所示，单线接触网与大地可等效为一个导线—地回路,接触网中各并联导线可归算成一条等值导线,基于同样的理由,组成轨道网的各条并联轨道可归算成一条等值根轨道,轨道网地回路也可简化为单一的导线—地回路。最后，求取几条并联支路的总阻抗，接触网—地回路的等效电路如图3所示。
Ij接触网牵引变电所1电力机车Ih钢轨2
图2 牵引网分成两个回路的情况
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Zj-ZjwZc-ZjwΔuZq-ZjwZjw
图3 有加强导线的单链形悬挂接触网—地回路的等效电路
3 牵引网阻抗计算
3.1 等值接触网-地回路的自阻抗Z1
(1) 接触线-地回路的自阻抗Zj
Zj=rj+0.05+j0.145lgDgRεj
式中Dg=0.2085f??10-9932?103=0.184+0.05+j0.145lg
8.57=0.234+j0.730=0.767?72.2?(Ω/km)
0.2085=50?10?10?4?9=932(m)
(2) 承力索-地回路的自阻抗Zc
Zc=rc+0.05+j0.145lgDgRεc
=1.98+j1.205=2.318?31.3?(Ω/km)
式中，Rεc=Rc10- XNc0.145=5.75?10?0.450.145=4.53(mm)
(3) 加强导线-地回路的自阻抗Zq
Zq=rc+0.05+j0.145lgDgRεc=0.212+j0.746=0.776?74.1?(Ω/km)
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(4) 接触网的三个导线-地回路的互阻抗为
Zjw=0.05+j0.145lgDgdjw
932?103=0.05+j0.145lg
521.4=0.05+j0.472=0.475?83.95?(Ω/km)
式中，djw=3djcdjqdcq，djc=h-
22fc，djq=h-fq，代入得djw=521.4mm 33综上，等值接触网-地回路的自阻抗为
Z1=Zjw+
(Zj?Zjw)(Zc?Zjw)(Zq?Zjw)(Zj?Zjw)?(Zc?Zjw)?(Zq?Zjw)
=0.028+j0.549=0.55?87.08?(Ω/km)
3.2 计算等值轨道-地回路的自阻抗Z2
Z2=
rg2+0.05+j0.145lgDgRεgdg
?xNg0.1450.18932?103 =+0.05+j0.145lg 25.54?1435 =0.14+j0.583=0.600?76.5?(Ω/km) =96.5?10?0.180.145式中，Rεg=R10=5.54(mm)
3.3 计算等值接触网-地回路与等值轨道-地回路的互阻抗Z12
Z12=0.05+j0.145lgdgd12
932?103 =0.05+j0.145lg
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=0.05+j0.313=0.317?80.92?(Ω/km)
??dg?2???dg?2???dg?222?2式中，d12=6????H??????H?djc???????H?djq??=6493(mm)
222??????????????????3.4 计算牵引网的等值单位阻抗Z
2?0.317?80.92?? Z12=0.028+j0.549-Z=Z1?0.600?76.5?Z22=0.01442+j0.3821 =0.38?87.84?(Ω/km)
4 总结
查阅相关资料，同样材料的不带加强导线的简单链形悬挂牵引网阻抗约为0.220+j0.510Ω/km，比较发现带加强导线的简单链形悬挂牵引网阻抗很小。既增加一条并行的导线可以很大程度的降低牵引网阻抗，牵引网的电压损失和电能损失也将大大减少。
通过分析可知，单线牵引网阻抗对应一个二端网络，如图4所示。因此，实际单线牵引网电路的构成可表示为图5，图中，g即一般电路中为构成电路所画的回线，电路阻抗沿线路长分布，图中标示的阻抗是单位长的值。所以，对牵引网的分析是从实际的电路构成出发，为了分析和计算方便，应用等值导线—地回路的等效方法。
ZΔuZg
图4 应用等值阻抗的牵引网等效电路 图5 单线牵引网电路构成
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参考文献
[1] 李彦哲,胡彦奎,王果,等.电气化铁道供电系统与设计[M].兰州:兰州大学出版社,2006. [2] 谭秀炳,刘向阳.交流电气化铁道牵引供电系统[M].成都:西南交通大学出版社,2002.
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