用增大。为了经济合理的选择牵引变压器容量,计算分3个步骤进行:
(1)确定计算容量—按正常运行的计算条件求出主变压器供应牵引负荷所必须的最小容量。
(2)确定校核容量—按列车紧密运行时的计算条件并充分利用牵引变压器的过负荷能力所计算的容量。
(3)安装容量—根据计算容量和校核容量,再考虑其他因素(如备用方式)等,最后按变压器实际产品的规格所确定的变压器台数与容量。
计算容量主要由各供电臂的负荷来决定,各供电臂的负荷就是牵引变电所的馈线电流。
牵引变电所的馈线电流由牵引计算的结果和线路通过能力及行车量等条件决定。
第一节 计算条件
为了合理的确定变压器的额定容量,在进行变压器容量计算时,要正确地选择变压器计算条件。
牵引变压器的计算容量取决于各供电臂的负荷电流,而各供电臂的负荷电流主要取决于电力机车类型、牵引定数、牵引方式、线路坡道、行车量和线路通过能力等,在诸多的因素中,当线路断面确定后,年运输量是确定供电臂负荷的关键因素。由年运输量可以算出线路要通过的列车数,它反应了列车的密度。其次是列车的用电量,由它可以算出列车电流,进而确定各供电臂电流。
一、确定列车傲的计算条件
变压器容量应和铁路运输量的大小及其增长速度相适应。运输量越大,运行的列车越多,从变电所获取的电流就越大,相应的要求变电所的容量也越大。在确定列车对数时,要考虑留有一定的储备能力。考虑储备能力的原因是因为有时会发生由于线路维护,港口卸货及自然灾害等引起的列车密集运行情况。其储备系数一月乌单线取用20(,复线取用15%。若近期按调查运量计算,还需要考虑货运量的波动性,波动系数一般采用20%。远期按国家年输送能力计算时,则不考虑波动系数,仅考虑储备能力。
第二节 馈线电流
馈线电流是指牵引变电所牵引侧母线经由馈电线送到牵引网中的电流。这个电流就是牵引变电所的负荷电流。
牵引变电所的负荷与动力系统负荷有很大的差别,其特点是: (1)列车以变化的速度沿区间走行,因而牵引负荷是运动着的;
(2)列车负荷的大小是随时变化的,线路上列车密集则负荷大,反之则负荷小以至为零;
(3)列车可以在供电区段上任意布置,即负荷在供电区段上任意分布; (4)由于采用半导体整流式机车,整流后使得接触网上的电流变为非正弦波。 从图3一3可清楚的看到牵引负荷剧烈的变化。
第五节 牵引变压器的安装容量
牵引变压器的安装容量是在计算容量和校核容量的基础上,再考虑备用方式,最后按变压器的产品规格确定的变压器台数与容量。确定安装容量除了计算容量和校核容量外,主要考虑的因素是备用方式。
一、备用方式
牵引变压器在检修或发生故障时,都需有备用变压器投人,以确保正常的铁路运输。在大运量的复线上,变压器一旦出现故障,快速投人备用变压器,显然比单线区段要求更高。
备用变压器投人的快慢,将影响到恢复正常供电的时间,并且与采用的备用方式有关。备用方式的选择必须从实际的电气化铁路的线路、运量、牵引变电所的规模、选址、供电方式及外部条件(如有无公路)等因素,综合考虑比较后确定。我国的电气化铁路牵引变压器的备用方式有以下两种。
1.移动备用
采用移动变压器作为备用的方式,称为移动备用。采用移动备用方式的电气化区段,每个牵引变电所装设两台牵引变压器,正常时两台并联运行。所内设有铁路专用岔线。备用变压器安放在移动变压器车上,停放于适中位置的牵引变电所内或供电段段部,以便于需要作为备用变压器投人时,缩短运输时间。在供电段所辖的牵引变电所不超过5一7个的情况下,设一台移动变压器,其额定容量应与所辖变电所中的最大牵引变压器额定容量相同。
当牵引变压器需要检修时,可将移动变压器按计划调入牵引变电所。但在牵引变压器发生故障时、移动变压器的调运和投人约需数小时。此间,靠一台牵引变压器供电往往不能保证铁路正常运输。这种影响,在单线区段或运量小的双线区段可很快恢复正常;但在大运量的双线区段须予以重视。可按牵引变压器一台故障停电后由另一台单独运行,允许超载30%,并持续4h,而能符合计算容量(满足正常运输)的要求进行验算。
采用移动备用方式,除上述影响外,还需要修建铁路专用岔线。这将导致牵引变电所选址困难、场地面积和土方量增加,相应加大投资。不仅如此,移动变压器车辆进厂检修时,需要把备用变压器从车上拆卸吊下来;车辆修好出厂后,又要把备用变压器吊上车安装好。这项工作十分麻烦和困难,费时、费力、费钱。采用移动备用方式的优点是牵引变压器容量较省。因此,移动备用方式可用于沿线无公路区段和单线区段。
2.固定备用
采用加大牵引变压器容量和增加台数作为备用的方式,称为固定备用。采用固定备用方式的电气化区段,每个牵引变电所装设两台牵引变压器,一台运行,一台备用。每台牵引变压器容量应能承担全所最大负荷,满足铁路正常运输的要求。
采用固定备用方式的优点是,其投人快速方便,可确保铁路正常运输,又可不修建铁路专用岔线,牵引变电所选址方便、灵活,场地面积较小,土方量较少,电气主接线较简单。其缺点是增加了牵引变压器的安装容量,变电所内设备检修业务要靠公路运输。因此,固定备用方式适用于沿线有公路条件的大运量区段。目前,我国牵引变电所大都采用固定备用方式。
二、牵引变压器安装容量的确定
当牵引变压器的计算容量和校核容量确定以后,选择两者中较大者,并按采用的备用方式、牵引变压器的系列产品(额定容量优先数为R10系列,即10000kV2A,12500kV2A, 16 000 kV2A,20 000 kV2A,25 000 kV2A,31500 kV2A,40 000kV2A,50 000 kV2A,61000 kV2A, 80 000 kV 2A,100 000 kV 2A等)以及有否地区动力负荷等因素,即可确定牵引变压器的安装容量;
三、牵引变压器容量计算举例
某单线区段,N=23对/日,Nmax=42对/日。
求:三相牵引变电所主变压器采用移动备用和固定备用时的安装容量。 [解]
计算馈线平均电流和有效电流Iav1,Iav2,Ie1,Ie2 由式(3-17)可得
由式(3-22)得
其中
由式(3-21)得
(3)变压器计算容量
(4)变压器校核容量
由式(3-51)得
(5)确定安装容量
把计算容量和校核容量进行比较,并结合采用移动备用、固定备用方式和国