新型电缆贯通供电系统运行特性分析
发布时间：2021-01-10 00:37
新型电缆贯通供电方案是有效减少（或取消）牵引网电分相的方法之一,但梯级供电方案导致电缆牵引网结构复杂。为了研究电缆贯通供电系统运行特性,运用二端口网络解析理论,将电缆牵引网分解为牵引电缆、接触网–钢轨、牵引变压器三类子网络。根据节点电压分裂法,建立了电缆贯通供电系统的统一解算模型,计算节点电压和支路电流,得到电缆贯通供电系统的运行特性。在基波频率下,分析了一个系统案例在不同工况时的牵引网电压变化与牵引变压器电流分配关系。在谐波频率下,研究了系统内的高次谐波传输问题。分析发现,较既有牵引供电系统,电缆贯通供电系统电压损失小,再生能量利用率高,在中心变电所内的谐波放大作用弱,新系统的服役性能优越。
【文章来源】：中国电机工程学报. 2020,40(16)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
型等值电路转化Fig.3-typeequivalentcircuittransferdiagram2"CDT1"
内的电缆牵引网属多级电压分段平行供电网络，在段间靠变压器连接，结构特殊。本文首先将电缆牵引网分解为各子网络，依靠子网络之间的连接关系，“缝合”网络边界，构建新型电缆贯通供电系统的统一计算模型；解析空载与负载时的牵引网电压、电流分布规律，讨论牵引和再生制动双向功率在列车、牵引网之间的传递特性。考虑新型电缆供电系统牵引变压器漏抗、电缆分布电容等的影响，在不同条件下对牵引网谐波放大特性及谐振现象进行研究，为该系统的工程应用提供理论参考。1电缆贯通供电系统1.1系统结构如图1所示，电缆贯通供电系统包括中心变电所和电缆牵引网两部分。中心变电所高压侧与外部电网连接，所内配置组合式同相供电装置[12]。电缆牵引网由110kV牵引电缆、110kV/27.5kV单相牵引变压器和27.5kV架空接触网构成。其中，输电、回流电缆连接中心变电所输出端，沿电气化铁路线敷设，单相变压器(如TT1)沿线布置，连接牵引电缆与架空接触网。两个单相变压器之间的电缆牵引网为短回路[9]，供电区间内设置电分段，采用状态图1电缆贯通供电系统结构Fig.1Schematicdiagramofcontinuouscablepowersupplysystem辨识与保护方案保证系统的安全运行[8]。新型电缆贯通供电方案与文献[13]提出的基于电力电子装置的方案，在技术方面的对比，如表1所示。表1两种贯通供电方案对比Tab.1Comparisonbetweentwokindsofcontinuouspowersupplypattern方案基于电力电子装置贯通供电新型电缆贯通供电供电距离1个主变电所供电距离40~50km1个中心变电所供电距离超过200km实现途径基于电力电子装置三相–单相变换单相主变压器与组合式同相供电装置电压等级220
第16期张丽艳等：新型电缆贯通供电系统运行特性分析5231ZMZM图2牵引电缆分布参数电路Fig.2Distributedparametercircuitdiagramoftractioncables图2所示的牵引电缆网络的运行特性如下：NANCC1NBNDC2CNANBC1CCCCCCCNBNAC2CCCCCCCNCNDC1CCCCCCCNDNCC2CCCCCC11()211()211()211()2UUUUUUYUUIZZZZYUUIZZZZYUUIZZZZYUUIZZZZ(1)可将节点NA、NB、NC、ND视为该网络的边界节点，对应的节点电压响应称为该网络的外特性[15]。根据式(1)，可得到该网络的外特性如下：CNCUZI(2)式中：TCC1C2U[UU]；TCC1C2I[II]；ZN如下：1CCCCCCCNCCCCCCC1122112YZZZZYZZZZZ(3)根据式(2)和式(3)，取边界节点为NA、NB、NC、ND时，某长度的牵引电缆网络具有二端口网络的对外特性[16]。网络等值后消除了内部节点，完成了网络降阶。单位长度牵引电缆等值二端口网络的传输参数形式如下：C1C2CCCCC2CCC1C2CCCCC2UUABUIICDIT(4)其中：1CCCCCCCCCCCCCC1CCCCCN1CCCCCCCCC=()[0.5()]2()2()(||)()[0.5()]AZZYZZBZZCZZDZZYZZZ(5)同理，得到“接触网–钢轨”等值二端口网络的传输参数形式如下：TR1TR2TRTR1TR2UUIIT(6)长度为l1的牵引电缆传输参数矩阵TCC-l1和长度为l2的接
【参考文献】：
期刊论文
[1]论干线铁路与城市轨道统一牵引供电方式[J]. 李群湛. 中国科学:技术科学. 2018(11)
[2]电气化铁路新型电缆供电方案[J]. 周婷,解绍锋. 电力自动化设备. 2018(07)
[3]基于二端口网络的三相异步发电机不对称稳态分析[J]. 吴新振,张阳,魏雪敏. 中国电机工程学报. 2016(04)
[4]电气化铁路高压电缆牵引网电气特性研究[J]. 郭鑫鑫,李群湛,解绍锋,易东,王辉,宋静文. 电力自动化设备. 2015(12)
[5]城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J]. 李群湛. 西南交通大学学报. 2015(02)
[6]论新一代牵引供电系统及其关键技术[J]. 李群湛. 西南交通大学学报. 2014(04)
[7]基于车网耦合的高速铁路牵引网潮流计算[J]. 胡海涛,何正友,王江峰,高仕斌,钱清泉. 中国电机工程学报. 2012(19)
[8]高速铁路牵引供电系统谐波及其传输特性研究[J]. 何正友,胡海涛,方雷,张民,高仕斌. 中国电机工程学报. 2011(16)
[9]电气化铁道牵引网的统一链式电路模型[J]. 吴命利. 中国电机工程学报. 2010(28)
[10]我国高速铁路牵引供电发展的若干关键技术问题[J]. 李群湛. 铁道学报. 2010(04)
硕士论文
[1]高原电气化铁路电缆牵引供电方式研究[D]. 肖楚鹏.西南交通大学 2012
本文编号：2967713
【文章来源】：中国电机工程学报. 2020,40(16)北大核心
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
型等值电路转化Fig.3-typeequivalentcircuittransferdiagram2"CDT1"
内的电缆牵引网属多级电压分段平行供电网络，在段间靠变压器连接，结构特殊。本文首先将电缆牵引网分解为各子网络，依靠子网络之间的连接关系，“缝合”网络边界，构建新型电缆贯通供电系统的统一计算模型；解析空载与负载时的牵引网电压、电流分布规律，讨论牵引和再生制动双向功率在列车、牵引网之间的传递特性。考虑新型电缆供电系统牵引变压器漏抗、电缆分布电容等的影响，在不同条件下对牵引网谐波放大特性及谐振现象进行研究，为该系统的工程应用提供理论参考。1电缆贯通供电系统1.1系统结构如图1所示，电缆贯通供电系统包括中心变电所和电缆牵引网两部分。中心变电所高压侧与外部电网连接，所内配置组合式同相供电装置[12]。电缆牵引网由110kV牵引电缆、110kV/27.5kV单相牵引变压器和27.5kV架空接触网构成。其中，输电、回流电缆连接中心变电所输出端，沿电气化铁路线敷设，单相变压器(如TT1)沿线布置，连接牵引电缆与架空接触网。两个单相变压器之间的电缆牵引网为短回路[9]，供电区间内设置电分段，采用状态图1电缆贯通供电系统结构Fig.1Schematicdiagramofcontinuouscablepowersupplysystem辨识与保护方案保证系统的安全运行[8]。新型电缆贯通供电方案与文献[13]提出的基于电力电子装置的方案，在技术方面的对比，如表1所示。表1两种贯通供电方案对比Tab.1Comparisonbetweentwokindsofcontinuouspowersupplypattern方案基于电力电子装置贯通供电新型电缆贯通供电供电距离1个主变电所供电距离40~50km1个中心变电所供电距离超过200km实现途径基于电力电子装置三相–单相变换单相主变压器与组合式同相供电装置电压等级220
第16期张丽艳等：新型电缆贯通供电系统运行特性分析5231ZMZM图2牵引电缆分布参数电路Fig.2Distributedparametercircuitdiagramoftractioncables图2所示的牵引电缆网络的运行特性如下：NANCC1NBNDC2CNANBC1CCCCCCCNBNAC2CCCCCCCNCNDC1CCCCCCCNDNCC2CCCCCC11()211()211()211()2UUUUUUYUUIZZZZYUUIZZZZYUUIZZZZYUUIZZZZ(1)可将节点NA、NB、NC、ND视为该网络的边界节点，对应的节点电压响应称为该网络的外特性[15]。根据式(1)，可得到该网络的外特性如下：CNCUZI(2)式中：TCC1C2U[UU]；TCC1C2I[II]；ZN如下：1CCCCCCCNCCCCCCC1122112YZZZZYZZZZZ(3)根据式(2)和式(3)，取边界节点为NA、NB、NC、ND时，某长度的牵引电缆网络具有二端口网络的对外特性[16]。网络等值后消除了内部节点，完成了网络降阶。单位长度牵引电缆等值二端口网络的传输参数形式如下：C1C2CCCCC2CCC1C2CCCCC2UUABUIICDIT(4)其中：1CCCCCCCCCCCCCC1CCCCCN1CCCCCCCCC=()[0.5()]2()2()(||)()[0.5()]AZZYZZBZZCZZDZZYZZZ(5)同理，得到“接触网–钢轨”等值二端口网络的传输参数形式如下：TR1TR2TRTR1TR2UUIIT(6)长度为l1的牵引电缆传输参数矩阵TCC-l1和长度为l2的接
【参考文献】：
期刊论文
[1]论干线铁路与城市轨道统一牵引供电方式[J]. 李群湛. 中国科学:技术科学. 2018(11)
[2]电气化铁路新型电缆供电方案[J]. 周婷,解绍锋. 电力自动化设备. 2018(07)
[3]基于二端口网络的三相异步发电机不对称稳态分析[J]. 吴新振,张阳,魏雪敏. 中国电机工程学报. 2016(04)
[4]电气化铁路高压电缆牵引网电气特性研究[J]. 郭鑫鑫,李群湛,解绍锋,易东,王辉,宋静文. 电力自动化设备. 2015(12)
[5]城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J]. 李群湛. 西南交通大学学报. 2015(02)
[6]论新一代牵引供电系统及其关键技术[J]. 李群湛. 西南交通大学学报. 2014(04)
[7]基于车网耦合的高速铁路牵引网潮流计算[J]. 胡海涛,何正友,王江峰,高仕斌,钱清泉. 中国电机工程学报. 2012(19)
[8]高速铁路牵引供电系统谐波及其传输特性研究[J]. 何正友,胡海涛,方雷,张民,高仕斌. 中国电机工程学报. 2011(16)
[9]电气化铁道牵引网的统一链式电路模型[J]. 吴命利. 中国电机工程学报. 2010(28)
[10]我国高速铁路牵引供电发展的若干关键技术问题[J]. 李群湛. 铁道学报. 2010(04)
硕士论文
[1]高原电气化铁路电缆牵引供电方式研究[D]. 肖楚鹏.西南交通大学 2012
本文编号：2967713
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