第2章 牽引變電所容量計(jì)算和選擇《交流電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)》

《交流電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)》?精品課件合集第二章?tīng)恳冸娝萘坑?jì)算和選擇目錄頁(yè)

計(jì)算條件01

饋線電流02

牽引變壓器的計(jì)算容量03

牽引變壓器的校核容量0405

牽引變壓器的安裝容量01計(jì)算條件一、計(jì)算列車數(shù)N

的計(jì)算條件

牽引變壓器容量應(yīng)和鐵路運(yùn)輸量的大小及其增長(zhǎng)速度相適應(yīng)。列車密度一般應(yīng)按運(yùn)量計(jì)算需要的線路通過(guò)能力，并留有一定的儲(chǔ)備能力?？紤]儲(chǔ)備能力是因?yàn)橛袝r(shí)會(huì)發(fā)生由于線路維修、港口卸貨及自然災(zāi)害等引起的列車密集運(yùn)行情況。其儲(chǔ)備系數(shù)一般單線采用20%，雙線采用15%。如果近期按調(diào)查運(yùn)量計(jì)算，還需考慮貨運(yùn)量的波動(dòng)性，波動(dòng)系數(shù)一般采用20%。遠(yuǎn)期按國(guó)家要求的輸送能力計(jì)算時(shí)，僅考慮儲(chǔ)備能力。

若國(guó)家規(guī)定的需要輸送能力已經(jīng)接近線路輸送能力時(shí)，可按線路輸送能力計(jì)算；若低于線路輸送能力的一半時(shí)，可按2倍需要輸送能力計(jì)算。這兩種情況下，都不再考慮波動(dòng)系數(shù)和儲(chǔ)備系數(shù)。因此，在計(jì)算牽引變壓器容量時(shí)，計(jì)算列車數(shù)

N

可按不同條件分別計(jì)算如下：當(dāng)采用近期運(yùn)量計(jì)算時(shí)

當(dāng)需要輸送能力接近線路輸送能力時(shí)

當(dāng)需要輸送能力低于線路輸送能力的一半時(shí)二、列車用電量的計(jì)算條件

在鐵路運(yùn)輸中，除了滿載的直通貨物列車（重車）外，還有零擔(dān)列車、摘掛列車、不滿載列車和旅客列車。當(dāng)上、下行兩個(gè)方向貨運(yùn)量不一致時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一部分空載列車。因此，牽引變壓器容量必須滿足各類電力牽引列車用電的需要。一般對(duì)于不同類型的列車，都按滿載貨物列車考慮。當(dāng)電力牽引的旅客列車數(shù)比例較大時(shí)，或上（下）行方向空載車數(shù)比例很大時(shí)，也可分別按實(shí)際的客、貨、空列車的用電量計(jì)算。三、牽引變壓器校核容量的計(jì)算條件

牽引變壓器校核容量的計(jì)算條件，是按其最大容量的需要來(lái)確定的。應(yīng)計(jì)算最大列車數(shù)Nmax（N非）。具體有下列規(guī)定：

①重負(fù)荷臂按對(duì)應(yīng)于非平行運(yùn)行圖區(qū)間通過(guò)能力

N非（或按線路輸送能力）的

95%

列車數(shù)概率積分最大值來(lái)計(jì)算供電臂最大短時(shí)電流（簡(jiǎn)稱最大電流），輕負(fù)荷臂取對(duì)應(yīng)

N非（或線路輸送能力）的供電臂有效電流。②

應(yīng)用非平行運(yùn)行圖區(qū)間通過(guò)能力

N非

來(lái)校核。非平行運(yùn)行圖區(qū)間通過(guò)能力

N非

的計(jì)算見(jiàn)附錄

B。在鐵路電氣化工程設(shè)計(jì)中，牽引變壓器容量計(jì)算所需要的年運(yùn)量、電力機(jī)車類型、牽引定數(shù)、牽引方式、線路坡道、追蹤間隔時(shí)分等，在國(guó)家下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書中都有規(guī)定。因此，具體計(jì)算時(shí)，要以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)。02饋線電流牽引變電所的負(fù)荷主要是電力牽引列車。與電力系統(tǒng)的負(fù)荷相比有很大的差別，其特點(diǎn)是：

以上這些特點(diǎn)，使?fàn)恳╇娪?jì)算變得相當(dāng)復(fù)雜。（1）列車以變化的速度沿線路運(yùn)行，即牽引負(fù)荷的位置是移動(dòng)的。（2）牽引負(fù)荷的大小隨線路坡度、列車密度等因素而發(fā)生很大的變化，當(dāng)列車上大陡坡或列車密集運(yùn)行時(shí)則負(fù)荷電流大，反之則負(fù)荷電流小以至為零，牽引變壓器負(fù)荷率很低。（3）列車可以在供電分區(qū)任意分布，即牽引負(fù)荷在供電分區(qū)任意分布。當(dāng)然，這是從牽引供電計(jì)算方法的角度來(lái)說(shuō)的。（4）在使用交—直型電力機(jī)車的情況下，接觸網(wǎng)電流變?yōu)榉钦也āＲ?、列車電流為了?jì)算饋線電流，首先要計(jì)算列車電流。電力牽引的列車電流有以下幾種特征值：列車瞬時(shí)電流ih指列車電流的即時(shí)有效值（h＝1，2，?，n，h為供電臂內(nèi)運(yùn)行的列車數(shù)）。

列車平均電流

It指列車在計(jì)算區(qū)段運(yùn)行時(shí)間

t

內(nèi)，列車瞬時(shí)電流

ih

的平均值。即

列車用電平均電流

I

指列車在計(jì)算區(qū)段內(nèi)運(yùn)行時(shí)，在用電運(yùn)行時(shí)間

tu

內(nèi)，列車瞬時(shí)電流的平均值。即列車用電方均電流

I2 指列車在計(jì)算區(qū)段內(nèi)運(yùn)行時(shí)，在用電運(yùn)行時(shí)間

t

內(nèi)，列車瞬時(shí)電流二次方

et u2ih

的平均值。即

列車用電方均根電流

Iet

即列車用電有效電流，為

按以上基本定義，結(jié)合線路（單線、雙線）、供電臂、區(qū)間的情況，有關(guān)列車電流又可分為以下幾類。

1.列車電流平均值①

單線區(qū)段供電臂內(nèi)第

i區(qū)間的區(qū)間列車平均電流

Iti

②

雙線區(qū)段上（下）行供電臂內(nèi)第

i

追蹤間隔（相當(dāng)于單線第

i

區(qū)間）的列車平均電流

③

供電臂內(nèi)列車平均電流

④

雙線區(qū)段上（下）行供電臂列車平均電流1.列車電流平均值⑤

各種列車的用電平均電流將式中的全部運(yùn)行時(shí)間改為用電時(shí)間，可得：?jiǎn)尉€區(qū)段供電臂內(nèi)第

i

區(qū)間的區(qū)間列車用電平均電流

雙線區(qū)段上（下）行供電臂內(nèi)第

i

追蹤間隔的列車用電平均電流

供電臂內(nèi)列車用電平均電流

雙線區(qū)段上（下）行供電臂列車用電平均電流2.列車電流有效值供電臂用電列車電流有效值可用式計(jì)算。即當(dāng)列車電流以供電臂內(nèi)列車平均電流It表示時(shí)，供電臂列車電流有效值按下式計(jì)算二、饋線電流饋線電流主要有以下幾種特征值：饋線瞬時(shí)電流

ia（供電臂瞬時(shí)電流

ia）

指供電臂中各區(qū)間運(yùn)行列車瞬時(shí)電流的相量和。當(dāng)各列車電流的功率因數(shù)相同時(shí)，則可按算術(shù)疊加，即饋線平均電流

Iav（供電臂平均電流

Iav）

指供電臂在計(jì)算時(shí)間

T（晝夜）內(nèi)的平均電流值，即

利用

Iav

可以估計(jì)變壓器容量利用率，確定接觸網(wǎng)的分相和供電分區(qū)，算出一次側(cè)電力系統(tǒng)中由于牽引負(fù)荷所造成的負(fù)荷大小等。2 2饋線方均電流（供電臂方均電流）

Ie

指饋線瞬時(shí)電流二次方

ia

的平均值，即即饋線有效電流，其值為饋線方均根電流（供電臂方均根電流）Ie

在供電計(jì)算中常用下式表示，即

式中，ke

為饋線有效電流系數(shù)。

電氣設(shè)備的溫升是由有效電流決定的，因此，Ie

可用于計(jì)算變壓器容量、導(dǎo)線的電能損失和發(fā)熱等。

1.饋線平均電流和有效電流

饋線平均電流

Iav

和有效電流

Ie

的計(jì)算方法，多采用“平均行車量法”和“概率計(jì)算法”。前者是以給定的運(yùn)量作為依據(jù)，并應(yīng)用牽引計(jì)算的結(jié)果（列車能耗、列車運(yùn)行時(shí)間和列車用電時(shí)間）規(guī)定了有關(guān)條件。后者主要應(yīng)用概率知識(shí)和有關(guān)列車對(duì)數(shù)、列車電流和列車運(yùn)行時(shí)間計(jì)算

Iav

與

Ie。Iav

與

Ie

的計(jì)算須區(qū)分單線和雙線區(qū)段，以及牽引變電所向接觸網(wǎng)的供電方式。2.饋線最大電流

為了整定繼電保護(hù)裝置、計(jì)算牽引變壓器的最大容量和檢驗(yàn)牽引變壓器的過(guò)負(fù)荷能力，還需要計(jì)算饋線瞬時(shí)最大工作電流、最大有效電流與短時(shí)（持續(xù)1～2

min

以上）最大工作電流。（1）瞬時(shí)最大工作電流

Iimax

用于整定繼電保護(hù)裝置。通常按一列列車在供電臂遠(yuǎn)端啟動(dòng)，而在其余區(qū)間都同時(shí)有車用電運(yùn)行計(jì)算。

①

單線區(qū)段：

②

雙線區(qū)段：上、下行饋線瞬時(shí)最大工作電流按分開(kāi)供電時(shí)，重負(fù)荷方向的饋線瞬時(shí)最大工作電流計(jì)算，計(jì)算方法同單線區(qū)段。（2）最大有效電流

Iemax

用于計(jì)算牽引變壓器的最大容量。按非平行運(yùn)行圖區(qū)間通過(guò)能力（或線路輸送能力）

的列車數(shù)計(jì)算。單線區(qū)段按公式計(jì)算出饋線平均電流、有效電流系數(shù)和有效電流，但須注意，計(jì)算列車數(shù)按非平行運(yùn)行圖區(qū)間通過(guò)能力

N非

計(jì)算。雙線區(qū)段上、下行饋線最大有效電流按分開(kāi)供電時(shí)，重負(fù)荷方向的饋線最大有效電流計(jì)算，計(jì)算方法同單線區(qū)段。（3）短時(shí)最大工作電流

Ibmax用于檢驗(yàn)牽引變壓器的過(guò)負(fù)荷能力?？砂聪率接?jì)算：

式中，ns

為供電臂同時(shí)存在的列車數(shù)（單線區(qū)段取供電臂的區(qū)間數(shù)）。

為了能符合實(shí)際列車運(yùn)行情況，短時(shí)最大工作電流

Ibmax也可以從供電臂的最大瞬時(shí)負(fù)荷圖求得。而一般主要采用概率統(tǒng)計(jì)法，即按供電臂用電運(yùn)行列車數(shù)概率積分曲線的

95%概率積分對(duì)應(yīng)的最大列車數(shù)與每列列車平均電流求得。關(guān)于供電臂用電運(yùn)行列車數(shù)概率積分曲線與相應(yīng)的Ibmax

=

f

(p)曲線，可參閱附錄

C。三、母線電流

在牽引變電所牽引側(cè)一相母線連接多條饋電線的情況下，需要計(jì)算該母線的電流，以代替牽引變壓器容量計(jì)算公式中的相關(guān)供電臂電流。母線平均電流為

式中，Iavj

為第

j

條饋電線的平均電流（A）；mj

為第

j

條饋電線對(duì)應(yīng)的供電分區(qū)同時(shí)存在的平均列車數(shù)（列）；Itj

為第j條饋電線對(duì)應(yīng)的供電分區(qū)列車平均電流（A）；k

為饋電線條數(shù)。

母線有效電流為

式中，

其中，tij

為列車在第

j

條饋電線對(duì)應(yīng)的供電分區(qū)第i

區(qū)間（追蹤間隔）的上、下行全部運(yùn)行時(shí)間（min）。母線有效電流也可表示為

式中，nj

為第

j

條饋電線對(duì)應(yīng)的供電分區(qū)區(qū)間（追蹤間隔）數(shù)；pj

為第

j

條饋電線對(duì)應(yīng)的供電分區(qū)n個(gè)區(qū)間（追蹤間隔）的列車用電平均概率。03牽引變壓器的計(jì)算容量一、不同聯(lián)結(jié)形式牽引變壓器的繞組有效電流1.單相聯(lián)結(jié)牽引變壓器繞組的有效電流①

單相聯(lián)結(jié)牽引變壓器供給一個(gè)供電臂時(shí)，繞組有效電流

IIe為IIe

=Ie

(A)式中，

Ie

為供電臂有效電流。

②

單相聯(lián)結(jié)牽引變壓器供給兩個(gè)供電臂時(shí)，繞組有效電流

IIe

為

式中，

I1e

，

I2e

為供電臂

1，2

的有效電流；

I1av

，

I2av

為供電臂

1，2

的平均電流。2.Vv

聯(lián)結(jié)牽引變壓器繞組的有效電流Vv

聯(lián)結(jié)牽引變壓器是由兩臺(tái)單相牽引變壓器連接而成，每臺(tái)變壓器供給所轄供電臂的負(fù)荷。所以其繞組有效電流

Ive即為供電臂有效電流，故

式中，

Ive

為

v聯(lián)結(jié)繞組有效電流。3.三相YNd11

聯(lián)結(jié)牽引變壓器重負(fù)荷線圈的有效電流

設(shè)供電臂a的有效電流大于供電臂b的有效電流，即Iae

>

Ibe

，則重負(fù)荷線圈ca的有效電流

Icae

可按下式計(jì)算4.斯科特聯(lián)結(jié)牽引變壓器的繞組有效電流斯科特聯(lián)結(jié)變壓器兩個(gè)二次繞組是相互獨(dú)立的，故二次繞組有效電流為

式中，

IMe

，ITe

分別為M

座、T

座二次繞組有效電流，

I1e

，

I2e

分別為對(duì)應(yīng)于

M座、T

座的供電臂

1，2的有效電流。5.平衡變壓器繞組有效電流??e ??e????????設(shè)I ，I 分別為??，??供電臂的有效電流，

??

=

??????，并注意

I

比

I??超前

90°，則可得，YN平衡變壓器二次側(cè)

ax，by，cz

線圈有效電流依次為

二、牽引變壓器計(jì)算容量的確定1.單相聯(lián)結(jié)牽引變壓器的計(jì)算容量①

當(dāng)單相聯(lián)結(jié)變壓器只供一個(gè)供電臂時(shí)，其計(jì)算容量為

式中，

????

為牽引變電所牽引側(cè)母線有效電流，當(dāng)該母線上只有一條饋線時(shí)，母線有效電流即饋線有效電流；U為牽引變電所牽引側(cè)母線額定電壓（kV）。

②

當(dāng)單相聯(lián)結(jié)變壓器供兩個(gè)供電臂時(shí)，其計(jì)算容量為2.單相

Vv

聯(lián)結(jié)牽引變壓器的計(jì)算容量單相

Vv

聯(lián)結(jié)變壓器由兩臺(tái)單相變壓器連接而成，其兩臺(tái)變壓器計(jì)算容量分別為3.三相YNd11

聯(lián)結(jié)牽引變壓器的計(jì)算容量設(shè)

I1e>I2e

（供電臂

1為重負(fù)荷，供電臂

2

為輕負(fù)荷），則計(jì)算容量為

式中，I1e

，I1av

為重負(fù)荷臂有效電流和平均電流（A）；

I2e

，

I2av

為輕負(fù)荷臂有效電流和平均電流（A）；Kt

為三相變壓器的溫度系數(shù)，一般取

Kt

=

0.9。作為近似計(jì)算，可將式簡(jiǎn)化，即

4.斯科特聯(lián)結(jié)牽引變壓器的計(jì)算容量設(shè)

n

=

ITe/IMe

=

I2e/I1e

，則可得斯科特聯(lián)結(jié)牽引變壓器從一次側(cè)看的計(jì)算容量為

式中，η1

為斯科特聯(lián)結(jié)牽引變壓器的一次側(cè)線材利用率。或者，從斯科特聯(lián)結(jié)牽引變壓器二次側(cè)看，其計(jì)算容量可徑直按下式確定

或

式中，

Ie

取

IMe

和

ITe

中之大者。04 牽引變壓器的校核容量一、變壓器的過(guò)負(fù)荷能力1.變壓器壽命與過(guò)負(fù)荷

變壓器的壽命是由絕緣（主要指匝絕緣）材料的老化程度決定的。而絕緣材料的老化，

主要取決于運(yùn)行溫度、絕緣材料結(jié)構(gòu)中的氧氣含量、含潮率等。但運(yùn)行溫度是決定絕緣材料

老化程度的最主要因素。即運(yùn)行溫度對(duì)變壓器壽命起著決定性的作用。

油浸式變壓器繞組匝絕緣用的電纜紙，在

80°C～140°C

范圍內(nèi)，其壽命

L

與溫度的關(guān)系，

可用蒙特辛格（Montsinger）公式表示

式中，??0

為保證變壓器絕緣正常壽命的繞組熱點(diǎn)溫度，??0

=

98°C；??h

為實(shí)際的繞組熱點(diǎn)溫度（°C）；Ln為 ??h

=??0

條件下的變壓器絕緣正常壽命（h

或a）。

對(duì)于按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電力變壓器》（GB

1094）設(shè)計(jì)制造的變壓器，在額定負(fù)載和正常環(huán)境溫度下，繞組熱點(diǎn)溫度的常用基準(zhǔn)值就是98°C。此基準(zhǔn)值與“在環(huán)境溫度為

20 °C和繞組熱點(diǎn)溫升為

78

K下運(yùn)行”相對(duì)應(yīng)。其中繞組熱點(diǎn)溫升

78

K

則是繞組熱點(diǎn)對(duì)繞組頂部油的溫差（22～29

K）與繞組頂部油溫升（56～49

K）之和。電纜紙?jiān)?/p>

98

°C

下使用，其老化壽命在

20

年以上。在該運(yùn)行條件下的老化壽命稱為正常老化壽命，其每天的壽命損失為正常日壽命損

失；同樣有正常年壽命損失。

電纜紙?jiān)?0

°C～140

°C范圍內(nèi)，溫度與

98

°C相比每升高

6

°C，其老化速度加快一倍；反之，與98

°C相比每降低6

°C，其老化速度減慢一半，即遵循絕緣老化六度定則。

目前還沒(méi)有簡(jiǎn)單而又統(tǒng)一的終點(diǎn)壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)定量地說(shuō)明變壓器的剩余壽命。因此，以熱老化率（或稱壽命損失率）為基礎(chǔ)來(lái)比較變壓器的終點(diǎn)壽命是有意義的。熱老化率是以下式表示，即

而熱老化率又是以繞組熱點(diǎn)溫度為基礎(chǔ)的。當(dāng)繞組熱點(diǎn)溫度為??h時(shí)，按絕緣老化六度定則計(jì)算的相對(duì)熱老化率（或稱相對(duì)壽命損失率）為

從表中可知，當(dāng)??h低于

80

°C

時(shí)，變壓器壽命損失可忽略不計(jì)。若變壓器在

24

小時(shí)的周期內(nèi)，在某一高于

98

°C

的恒定的繞組熱點(diǎn)溫度??h

下運(yùn)行了

t

小時(shí)，其余的時(shí)間，即（24－t）

小時(shí)都在壽命損失可忽略不計(jì)的低溫下運(yùn)行，正常日壽命損失維持不變，則在??h下運(yùn)行允許的持續(xù)時(shí)間

t

可按下式計(jì)算

式中，Vt

為正常日壽命損失。

變壓器按上述情況，在繞組熱點(diǎn)溫度為

98°C～140°C

的條件下允許運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間

t

的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表。

通過(guò)以上關(guān)于變壓器壽命的分析可知：①h

高于98°C時(shí)所增加的壽命損失可由??h低于

98°C時(shí)所減少的壽命損失補(bǔ)償；②負(fù)載大于額定容量所增加的壽命損失可由負(fù)載小于額定容量所減少的壽命損失補(bǔ)償；

③

當(dāng)一年內(nèi)或一日內(nèi)冷卻介質(zhì)溫度按自然規(guī)律變化時(shí)，高于年平均溫度所增加的壽命損失可由低于年平均溫度所減少的壽命損失補(bǔ)償；④

在負(fù)載周期內(nèi)，如果變化的負(fù)載系數(shù)所引起的相對(duì)壽命損失率等于

1，則變壓器具有正常壽命；⑤

允許溫度限值是從安全角度考慮的；從熱老化角度考慮，允許溫度限值的持續(xù)時(shí)間是有限的，要由相對(duì)壽命損失來(lái)決定?？傊黾拥膲勖鼡p失是需要由減少的壽命損失來(lái)補(bǔ)償?shù)?。否則，變壓器的運(yùn)行壽命將要縮短。

在實(shí)際運(yùn)行中，變壓器的負(fù)載與環(huán)境溫度是經(jīng)常變化的，特別是電氣化鐵道，其牽引負(fù)荷不斷地劇烈變化。也就是說(shuō)，引起變壓器壽命損失增加與減少的因素是經(jīng)常變化的。有時(shí)過(guò)載，有時(shí)輕載；夏季環(huán)境溫度高，冬季環(huán)境溫度低。如上所述，各種因素引起的變壓器壽命損失增加與減少是可以相互補(bǔ)償?shù)?。因此，正常過(guò)負(fù)荷時(shí)，不會(huì)降低變壓器的正常使用壽命。但是，在事故過(guò)負(fù)荷時(shí)，變壓器的正常使用壽命將會(huì)減少。一般規(guī)定，事故過(guò)負(fù)荷所造成的額外壽命損失以不超過(guò)正常年壽命損失的

1%

為限?；谏鲜鲈瓌t，規(guī)定了變壓器的允許正常過(guò)負(fù)荷及事故過(guò)負(fù)荷。

《油浸式電力變壓器負(fù)載導(dǎo)則》和《電力變壓器運(yùn)行規(guī)程》對(duì)油浸式電力變壓器過(guò)負(fù)荷能力的確定方法，做了明確的規(guī)定。依照二者的有關(guān)條文，牽引變壓器屬于自然油循環(huán)冷卻（ON）中型和大型變壓器。

2.牽引變壓器的過(guò)負(fù)荷可按以下幾種情況來(lái)考慮。

①

正常運(yùn)行時(shí)，牽引變壓器的日平均負(fù)荷不會(huì)超過(guò)額定容量。然而，由于牽引負(fù)荷的劇烈變化，可能經(jīng)常出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷，但其值一般不大。至于牽引負(fù)荷電流的短時(shí)（1～2

min

以下）

起伏與尖峰可以不考慮。這是因?yàn)椋儔浩鞯臏囟扰c時(shí)間的關(guān)系，是按指數(shù)曲線變化。變壓器繞組的熱時(shí)間常數(shù)為5～10

min；變壓器油的熱時(shí)間常數(shù)長(zhǎng)達(dá)2～3h。所以負(fù)荷變化引起的繞組溫度變化需要約

15

min

才能達(dá)到穩(wěn)定值，且繞組的短時(shí)允許溫度可達(dá)

140

°C

。變壓器油達(dá)到穩(wěn)定溫度所需要的時(shí)間就更長(zhǎng)。

2.牽引變壓器的過(guò)負(fù)荷

②

緊密運(yùn)行時(shí)，牽引變壓器可能出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間超過(guò)繞組熱時(shí)間常數(shù)的較大的偶發(fā)性過(guò)負(fù)荷。這種過(guò)負(fù)荷可使繞組絕緣溫度較快上升，而較大地增加相對(duì)壽命損失。但其他時(shí)間內(nèi)還有許多因素（如輕載、冬季等）可減少相對(duì)壽命損失，且變壓器壽命損失的增加與減少可相互補(bǔ)償。因此，設(shè)計(jì)規(guī)范曾有規(guī)定，在利用牽引變壓器過(guò)負(fù)荷能力

50%

時(shí)，其容量應(yīng)能分別滿足近期或遠(yuǎn)期緊密運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷需要，是可以保證安全運(yùn)行的。

③

出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間與繞組熱時(shí)間常數(shù)相當(dāng)?shù)臎_擊性牽引負(fù)荷時(shí)，也應(yīng)該能承受。這是因?yàn)?，牽引變壓器的?fù)荷率（計(jì)算容量/安裝容量）遠(yuǎn)小于1，其過(guò)負(fù)荷倍數(shù)和允許持續(xù)時(shí)間可以適當(dāng)增加。

④

三相

YNd11

聯(lián)結(jié)牽引變壓器，允許的供電臂負(fù)荷電流受三相繞組負(fù)荷不平衡的影響較大，可參照第一章第二節(jié)第五部分進(jìn)行計(jì)算。3.帶直接測(cè)溫裝置的牽引變壓器的過(guò)負(fù)荷

直接測(cè)溫裝置是由埋設(shè)在變壓器高、低壓繞組、鐵芯、絕緣油、箱壁的鉑膜電阻測(cè)溫傳感器，將測(cè)得的各處溫度，通過(guò)傳感器引出線、傳輸光纖、傳輸電纜，輸送到計(jì)算機(jī)測(cè)溫系統(tǒng)，再經(jīng)過(guò)采樣、計(jì)算、顯示、打印，從而給出隨負(fù)荷劇烈變化的繞組、鐵芯和絕緣油的溫度，特別是繞組最熱點(diǎn)溫度。溫升試驗(yàn)與計(jì)算分析結(jié)果表明，油浸式電力變壓器不管采用何種冷卻方式，繞組頂部區(qū)的線餅為熱點(diǎn)區(qū)。因此，只要將測(cè)點(diǎn)均勻分布在熱點(diǎn)區(qū)，就可測(cè)出熱點(diǎn)溫度。掌握熱點(diǎn)溫度，就可以掌握變壓器負(fù)載能力和繞組絕緣老化規(guī)律，進(jìn)而掌握變壓器運(yùn)行壽命。

因此，該裝置完全不同于依靠測(cè)量油溫來(lái)判別變壓器內(nèi)部溫度情況。變壓器油的熱時(shí)間常數(shù)較大，故由負(fù)荷電流變化引起繞組、鐵芯等發(fā)熱變化，通過(guò)油的溫升反映出來(lái)就需要較長(zhǎng)一段時(shí)間，即油的溫升不能直接及時(shí)地反映牽引負(fù)荷狀態(tài)。

3.帶直接測(cè)溫裝置的牽引變壓器的過(guò)負(fù)荷

帶直接測(cè)溫裝置的牽引變壓器，能經(jīng)常承受在負(fù)荷率為

0.5

的條件下，過(guò)負(fù)荷倍數(shù)為額定電流

3倍的尖峰牽引負(fù)荷一次不超過(guò)

2

min，每次發(fā)生間隔不少于

30

min。當(dāng)變壓器在環(huán)境溫度??a

為

20

°C時(shí)，應(yīng)能承受表所列的短時(shí)過(guò)負(fù)荷倍數(shù)，此時(shí)，繞組最熱點(diǎn)溫度不得超過(guò)140

°C。

變壓器內(nèi)部直接測(cè)溫裝置，對(duì)充分利用牽引變壓器過(guò)載能力，提高其使用壽命，保證供電可靠性、穩(wěn)定性，減小變壓器的安裝容量，實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引變壓器的科學(xué)管理與指導(dǎo)其狀態(tài)維修，都具有十分重要的意義。二、牽引變壓器校核容量的確定1.不同聯(lián)結(jié)形式牽引變壓器最大容量Smax

的計(jì)算①

單相聯(lián)結(jié)牽引變壓器：

式中，

Ia

max

為重負(fù)荷供電臂（a）的最大電流；

Ibe

為輕負(fù)荷供電臂（b）的有效電流。②

單相Vv

聯(lián)結(jié)牽引變壓器：

式中，Ib

max為供電臂（b）的最大電流。③

三相YNd11

聯(lián)結(jié)牽引變壓器：④

斯科特聯(lián)結(jié)牽引變壓器：從一次側(cè)看，Smax

按下式計(jì)算

式中，IM

max，IT

max

分別為

M

座、T

座二次繞組最大電流，

n

=

ITmax/IMmax

。

或者，從二次側(cè)看，Smax

可徑直按下式計(jì)算

或

式中，Imax

取IMmax

和ITmax

中之大者。⑤

平衡變壓器：??????????

設(shè)

Imax

和

Imax

分別為按牽引變壓器校核容量的計(jì)算條件確定的兩供電臂最大電流（A），??

=

??????????，得 平衡變壓器的最大容量為

得

YN

聯(lián)阻抗匹配平衡變壓器的最大容量為

平衡變壓器的最大容量為⑤

平衡變壓器：

得非阻抗匹配

或者，上述三種平衡變壓器的最大容量均徑直采用下式計(jì)算

或

式中，

Imax

取

I??max

和

I??max

中之大者。2.牽引變壓器校核容量的確定

在最大容量（

Smax）的基礎(chǔ)上，再考慮牽引變壓器的過(guò)負(fù)荷能力后所確定的容量，就是校核容量（

S校

），即

式中，K

為牽引變壓器過(guò)負(fù)荷倍數(shù)，取K

=1.5。05牽引變壓器的安裝容量一、備用方式

牽引變壓器在檢修或發(fā)生故障時(shí)，都需要有備用變壓器投入，以確保電氣化鐵路的正常運(yùn)輸。在大運(yùn)量的雙線區(qū)段，牽引變壓器一旦出現(xiàn)故障，應(yīng)盡快投入備用變壓器，顯得比單線區(qū)段要求更高。備用變壓器投入的快慢，將影響到恢復(fù)正常供電的時(shí)間，并且與采用的備用方式有關(guān)。備用方式的選擇，必須從實(shí)際的電氣化鐵路線路、運(yùn)量、牽引變電所的規(guī)模、選址、供電方式及外部條件（如有無(wú)公路）等因素，綜合考慮比較后確定。從我國(guó)的電氣化鐵路歷史來(lái)看，牽引變壓器備用方式有兩種。1.移動(dòng)備用

采用移動(dòng)變壓器作為備用的方式，稱為移動(dòng)備用。采用移動(dòng)備用方式的電氣化區(qū)段，每個(gè)牽引變電所裝設(shè)兩臺(tái)牽引變壓器，正常時(shí)兩臺(tái)運(yùn)行。所內(nèi)設(shè)有鐵路專用岔線。備用變壓器

安放在移動(dòng)變壓器車上，停放于適中位置的牽引變電所內(nèi)或供電段段部，以便于需要作為備用變壓器投入時(shí)，縮短運(yùn)輸時(shí)間。在電氣化區(qū)段的牽引變電所不超過(guò)

5～8

個(gè)的情況下，設(shè)一臺(tái)移動(dòng)變壓器，其額定容量應(yīng)與該區(qū)段的最大單臺(tái)牽引變壓器額定容量相同。

當(dāng)牽引變壓器需要檢修時(shí)，可將移動(dòng)變壓器按計(jì)劃調(diào)入牽引變電所。但在牽引變壓器發(fā)生故障時(shí)，移動(dòng)變壓器的調(diào)運(yùn)和投入約需數(shù)小時(shí)。此間，靠一臺(tái)牽引變壓器供電往往不能保證鐵路正常運(yùn)輸。這種影響，在單線區(qū)段或運(yùn)量小的雙線區(qū)段可很快恢復(fù)正常；但在大運(yùn)量的雙線區(qū)段須予以重視?？砂礌恳儔浩饕慌_(tái)故障停電后由另一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)行，允許超載

30%，并持續(xù)

4

小時(shí)，而能符合計(jì)算容量（滿足正常運(yùn)輸）的要求進(jìn)行檢算。

1.移動(dòng)備用

采用移動(dòng)備用方式，除上述影響外，還需要修建鐵路專用岔線。這將導(dǎo)致?tīng)恳冸娝x址困難、場(chǎng)地面積和土石方工程量增加，相應(yīng)加大投資。不僅如此，移動(dòng)變壓器車輛進(jìn)廠檢修時(shí)，需要把備用變壓器從車上拆卸吊下來(lái)；車輛修好出廠后，又要把備用變壓器吊上車安裝好。這項(xiàng)工作十分麻煩和困難，非常費(fèi)時(shí)費(fèi)力費(fèi)錢。采用移動(dòng)備用方式的優(yōu)點(diǎn)是牽引變壓

器容量較省。因此，移動(dòng)備用