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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1 I I 页r a i l w a yi sc a l c u l a t e dw i t hP S A S P , t h ec o n s e q u e n c ep r o v e st h a tb i l a t e r a lA Cs u p p l yc a nm e e tt h er e q u i r e m e n ti ns t e a d y s t a t es y s t e m K e yw o r d s ：B i l a t e r a lA Ce l e c t r i f i e dr a i l w a y s ；
2、R e l a yp r o t e c t i o ne q u i p m e n t ；N e g a t i v es e q u e n c ec u r r e n t ；S i m u l a t i o na n a l y s i s西南交通大学硕士研究生学位论文第1 V 页目录第l 章绪论。l1 1 研究背景及意义11 2 国内外现状分析21 2 1 国内现状21 2 2 国外现状51 3 本论文的主要工作5第2 章双边供电条件下电力系统故障分析72 1 平衡电流的计算72 2 单电源情况下短路故障分析92 2 1 单相接地短路故障92 2 2 两相接地短路故障112 2
3、3 两相相间短路故障1 32 3 多电源情况下短路故障分析1 52 4 牵引供电系统故障对电力系统的影响1 62 5 本章小结18第3 章双边供电条件下负序电流分析2 03 1 负序电流对电力系统的影响2 03 2 负序电流的计算与分析。2 23 2 1V v 接线牵引变电所负序电流表达式。2 23 2 2 负序电流的一般表达式2 53 2 3 具体实例计算- 2 63 3 电气化铁路负序电流的治理措施2 83 4 本章小结3 0第4 章仿真分析3 14 1 电力系统单电源供电故障仿真分析3 l4 1 1 单电源供电的仿真模型3 24 1 2 单相接地短路故障仿真分析3 24 1 3 两相接地
4、短路故障仿真分析。3 4西南交通大学硕士研究生学位论文第V 页4 1 4 两相相间短路故障仿真分析3 54 2 电力系统多电源供电故障仿真分析3 64 2 1 多电源供电的仿真模型3 64 2 2 单相接地短路故障仿真分析3 74 2 3 两相接地短路故障仿真分析4 04 2 4 两相相间短路故障仿真分析4 24 3 牵引供电系统故障仿真分析4 44 4 电气化铁路双边供电的稳态分析4 74 4 1 电网潮流计算简介4 74 4 2 计算过程4 84 5 本章小结51结论及展望5 2致谢5 4参考文献5 5攻读硕士期间发表的论文5 9西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页1 1 研究背景及意义
5、第1 章绪论我国于2 0 0 8 年正式颁布了中长期铁路网规划( 2 0 0 8 年调整) ，根据该规划，到2 0 2 0 年，我国铁路营业里程将会达到1 2 万公里以上，其中客运专线和城际铁路将达到1 6 万公里以上，复线率和电化率分别达到5 0 和6 0 以上，在主要繁忙干线实现客货分线，基本形成布局合理、结构清晰、功能完善、衔接顺畅的铁路网络【1 1 。电气化铁路的快速发展，不仅对解决我国交通运力紧张具有无法代替的作用，而且对我国国民经济的发展也具有重要的影响。因此，研究电气化铁路的相关问题具有重要意义。目前，我国交流牵引供电系统采用的供电方式有：直接供电方式( 带回流线的) 、吸流变压
6、器( B T ) 供电方式、A T 供电方式和同轴电缆( C C ) 供电方式1 2 。直接供电方式，其供电方式简单、投资少、牵引阻抗较小、能损也较低。吸流变压器( B T ) 供电方式对通信线路的干扰小、能耗较大，投资也比直接供电方式大。A T 供电方式变电所间距大、供电能力强、牵引网电压损失小，而且可以减少电分相的数量。同轴电缆供电方式对线路几乎无干扰、供电距离长，不过投资较大。在牵引供电系统中，为了减少单相牵引负荷在电力系统中引起的总负序电流，减轻对电力系统负序的影响，牵引变电所通常采用换相连接措施，使牵引变压器原边轮换接入电力系统的不同相。通过换相连接措施的实施，分区所两侧供电臂基本为
7、同相电压。因此，分区所处可实现两边贯通供电，从机车受流的角度看，相当于实现了电气化铁路的双边供电方式。列车通过电分相时，都会不受电，从而影响行车速度。无论是同相供电技术还是动车组不分闸过分相技术，都是在原有的牵引供电系统中增加了专门的技术装备，这样做不仅耗资巨大，而且还增加供电系统的环节，可能降低系统的可靠性。与这些技术相比，双边供电几乎不需要增加专门的技术装备投资，却减少了分区所处的电分相，有利于高速行车，而且比现有的单边供电方式更进一步增加了供电能力和供电可靠性。这不仅在 工程投资，而且在运行效率上都是优于单边供电的。同时，电气化铁路双边供电也是扩大铁路运输能力和加强供电可靠性的有效方法。
8、如果电气化铁路采用双边供电方式，则可以提高牵引网的电压，减小牵引网的能耗，保证足够的牵引变电所间距。因而可以减少旧线改造和新线建设的投资。西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页综上所述，电气化铁路双边供电具有重要的技术和经济意义。我们也应该认识到双边供电的牵引网应该是牵引供电系统的一个有机组成部分，并不应是权宜之计。而对电气化铁路双边供电的研究，在我国比较少。因此，应该对电气化铁路双边供电做进一步的研究。1 2 国内外现状分析1 2 1 国内现状l 、牵引供电系统供电方式研究现状牵引供电系统的供电方式主要有四种：直接供电方式( 带回流线的) ，吸流变压器( B T ) 供电方式，A T 供电方
9、式和同轴电缆( C C ) 供电方式 2 1 。( 1 ) 直接供电方式如图1 1 所示，直接供电方式是一种最简单的供电方式。由接触网和钢轨直接构成回路给机车供电，对于通信干扰不加特殊防护措施。直接供电方式的供电方式最简单，投资少，牵引网阻抗较小，能量损耗比较低。不过，由于钢轨与大地不是绝缘的，一部分回流由钢轨流入大地，所以其抗干扰能力差 2 1 。接触网钢轨图1 1 直接供电方式带回流线的直接供电方式，由于增加了回流线以后，屏蔽效果有显著的提高。这种供电方式和直接供电方式特点基本相同，同时，还具有供电可靠性高、稳定网压、延长供电距离、节能等优点。( 2 ) 吸流变压器( B T ) 供电方式
10、目前，吸流变压器( B T ) 供电方式，在我国应用比较广泛。吸流变压器( B T ) 供电方式的牵引网中架有溪流变压器一回流线装置，吸流变压器的变比为1 ：1 ，吸流变压器的一次绕组接在接触网中，二次绕组串接在回流线( N F ) 中。如图1 2 所示 2 1 。西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页回流线接触网钢轨图1 - 2 B T 供电方式在吸流变压器( B T ) 供电方式的牵引网中，接触网和回流线之间的距离很近，在它们中流过方向相反、大小大致相等的电流。所以牵引变电所附近的通信线路中的电磁感应被抵消了很多，从而降低了对通信线路的干扰。相对于直接供电方式，B T 供电方式的牵引网阻抗
11、大，能耗也较大。供电距离较短，投资也较大。( 3 ) A T 供电方式如图1 3 所示，A T 供电方式，每隔1 0 k i n 左右就在接触网与正馈线之间并联接入一台中性点与钢轨相连接的自耦变压器。机车由接触网受电，牵引电流由钢轨流回，从钢轨流回的电流，经过自耦变压器绕组和正馈线流回变电所【2 】。接触网钢轨正馈线图1 - 3 A T 供电方式A T 供电方式的特点是：变电所间距较大，可以减少电分相的数量，牵引网阻抗小，能大量减小牵引网电压损失，改善供电质量。由于牵引供电系统采用直接供电方式时，其结构比较简单，而且在分析客运专线对电力系统影响时，是把牵引供电系统看成一个整体，其供电方式的不同
12、，对分析的过程和结果影响不大。所以本文所做的分析，都是针对采用直接供电方式的牵引供电系统。( 4 ) 同轴电缆( C C ) 供电方式电气化铁路采用同轴电缆( C C ) 供电方式时，需要沿线埋设同轴电缆，其内部芯线要作为供电线和接触网连接，外部导体作为回流线与钢轨连接。如图1 - 4 所示1 2 。西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页变电所机车接触网回流线同轴电缆图1 - 4C C 供电方式同轴电缆( C C ) 供电方式可以使馈电线和回流线的互感系数增大，而且同轴电缆中流过几乎全部的牵引电流和回流。同轴电缆( C C ) 供电方式对邻近通信线路几乎没有干扰，阻抗也小，供电距离较长。不过，
13、同轴电缆造价太高，投资大。2 、电气化铁路对电力系统影响的研究现状电气化铁路对电力系统的影响，一般包括以下几个方面：对旋转电机的影响、对继、电保护的影响、对输电线路的影响、对电力变压器的影响、对电能计量的影响【3 】。以往的研究在这几方面做了大量的工作，并取得了一定的研究成果。由于单相工频交流电气化铁路牵引负荷的特点，当三相电力系统向他供电时，它将在电力系统中引起负序电流。同时，整流型电力机车产生的高次谐波电流注入电力系统。电气化铁路对电力系统造成的主要影响如下：( 1 ) 对同步发电机的影响：考虑到发电机的安全运行，其每相电流都不应该超过额定值，而牵引负荷引起了发电机不对称运行，所以限制了发电机的出力；当负序
