电力牵引供电系统课程设计

评语： 考 勤 （10） 守 纪 （10） 设计过程 （40） 设计报告 （30） 小组答辩 （10） 总成绩 （100） 专 业： 电气工程及其自动化

班 级： 电气 1102 姓 名： 陈 幸 学 号： 201109227 指导教师： 李彦哲

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2014 年7月 14日

电力牵引供电系统课程设计报告

1 设计原始题目

分析牵引变电所串联电容补偿的原理及补偿效果，并进行仿真计算。

1.1 具体题目

随着铁路运量的增长，实际运行中会出现牵引网电压低于电力机车最低允许电压的情况。因此，改善牵引网电压，在电气化铁路的设计中是一项重要课题。目前改善供电臂电压水平的措施有：提高牵引变电所牵引侧母线电压、采用串联电容补偿装置、采用并联补偿装置、采用载流承力索或加强线等。

1.2 要完成的内容

牵引变电所串联电容补偿的原理及补偿效果。

2 设计课题的计算与分析

2.1 计算的意义

在铁路牵引供电系统中，当某供电区间运行的机车比较多时，牵引网末端的电压往往低于2lkV，有时甚至低于l9kV，影响电力机车牵引力的发挥，降低运输效益。为了在运输繁忙时保证整个铁道系统的正常运行，需提高牵引网电压。就提高网压来说，有许多可行的方法，其中有效的方法之一是在牵引变电所安装串联电容补偿装置(SCC)。事实上，一个牵引变电所机车密集运行的时间很短，绝大部分时间处于空载和小负荷状态，这时母线电压很高，应及时地切除已安装的串联电容补偿装置。另外，在运行密集时，有可能流过电容器组的电流过大，其两端的电压降会超过额定电压，从而导致电容器组损坏，这时必须旁路电容器组。因此，串联电容补偿装置，对实现铁路牵引供电安全运行具有实际意义。

2.2 详细计算

2.2.1 牵引网中的电压损失

牵引网中的电压损失等于牵引变电所馈线电压与电力机车上电压的算数术差。设牵引变电所馈线电压为U1，电力机车受电弓上电压为U2。牵引网电流为I。负荷角为Φ，牵引同阻抗为Z?R?jX，如图1所示。则向量图如图2所示

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电力牵引供电系统课程设计报告

U1R+jXU2I

图1 牵引网等值电路

U1IXL从向量图可知，线路的电压损耗△U为电压△U1和△U2之和，从图中可知，

?U1?IRcosΦ，?U2?IXsinΦ，所以线路的电压损耗为：

ΔU?ΔU1?ΔU2?I?Rcosφ?Xsinφ? (2-1)

这就是电压损失的一般算式，它也适用于其他情况下电压损失的计算。从公式(2-1)中可见：电压损失除与牵引负荷I、接触网阻抗(R，XL)有关外，还与牵引负荷的功率因数角Φ有关。

2.3 串联电容补偿原理

2.3.1 串联电容补偿原理

ФU2IR△U2△U1△U

图2 牵引网电压向量图

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