成教供電系統(tǒng)習(xí)題及答案

1、1、 說明牽引供電系統(tǒng)的構(gòu)成及各組成部分的作用。答：電力牽引供電系統(tǒng)的示意圖如下：電力系統(tǒng)與輸電線：為電氣化鐵道提供高壓電源，其電壓為110kV或220kV 。電氣化鐵道的牽引負荷是一級負荷，故要求電源有足夠的容量和較高的可靠度。牽引變電所：將電力系統(tǒng)供應(yīng)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)檫m于電力牽引及其供電方式的電能，其核心元件是牽引變壓器，并設(shè)有備用。牽引網(wǎng)：由饋（電）線、接觸網(wǎng)、軌（地）、回流線等組成，是牽引供電網(wǎng)（回路），完成對電力機車的送電任務(wù)。饋線:接在牽引變電所牽引母線和接觸網(wǎng)之間的導(dǎo)線，即將電能由牽引變電所引向電氣化鐵路； 接觸網(wǎng): 是一種懸掛在軌道上方，沿軌道敷設(shè)的、和鐵路軌頂保持一定距離的輸電網(wǎng)

2、。通過電動車組的受電弓和接觸網(wǎng)的滑動接觸，牽引電能就由接觸網(wǎng)進入電動車組，從而驅(qū)動牽引電動機使列車運行。 軌道: 在非電牽引情形下只作為列車的導(dǎo)軌。在電力牽引時，軌道除仍具有導(dǎo)軌功能外，還需要完成導(dǎo)能回流的任務(wù)。因此，電力牽引的軌道，需要具有良好的導(dǎo)電性能。 回流線:是連接軌道和牽引變電所的導(dǎo)線。通過回流線把軌道中的回路電流導(dǎo)入牽引變電所的主變壓器。2、簡述牽引網(wǎng)有哪些供電方式？簡單敘述其優(yōu)缺點。答：牽引網(wǎng)的供電方式主要有：1、直接供電方式：牽引網(wǎng)結(jié)構(gòu)最簡，投資最小，但鋼軌電位較高，對通信線的干擾感應(yīng)最大，主要適用于通信線路（主要是明線）較少或很易將受擾通信線遷改徑路的場合；2、帶負饋線的直接

3、供電方式：在鋼軌上并聯(lián)架空回流線（又稱負饋線）。鋼軌電位大為降低，對通信線的干擾得到較好抑制。還能降低牽引網(wǎng)阻抗，使供電臂延長30%及以上；3、BT供電方式：BT串入接觸網(wǎng)和回流線/鋼軌，用以吸回地中電流，減少通訊干擾。其中BT-回流線方式比BT-鋼軌方式抑制通信干擾的效果好；4、AT供電方式： AT并聯(lián)于牽引網(wǎng)中，克服了BT串入網(wǎng)中BT分段的缺陷，使供電電壓成倍提高，牽引網(wǎng)阻抗小，供電距離長（約為直接供電方式的170%-200%），網(wǎng)上壓損和能損都小，是一種適于高速、重載等大電流牽引方式。3、 簡述牽引變電所容量計算的步驟。答：變壓器容量計算一般分為三個步驟：1、根據(jù)鐵道部任務(wù)書中規(guī)定的年運

4、量大小和行車組織的要求確定計算容量，這是為供應(yīng)牽引負荷所必須的容量。2、根據(jù)列車緊密運行時供電臂的有效電流和充分利用牽引變壓器的過載能力，計算校核容量，這是為確保變壓器安全運行所必須的容量。3、根據(jù)計算容量和校核容量，在考慮其他因素（如備用方式等），并按實際變壓器系列產(chǎn)品的規(guī)格選定變壓器的數(shù)量和容量稱為安裝容量。4、列舉牽引變壓器采用的主要接線方式，簡單敘述各有哪些優(yōu)缺點？答：1單相結(jié)線牽引變壓器。優(yōu)點：1)、接線簡單，設(shè)備少投資也小，其占地面積小，運行可靠且費用低。2)、容量利用率高而且能按照所需功率投入和切除，保證最小的空載損耗。缺點：1)、不能采用雙邊供電方式，接觸網(wǎng)的電壓損失相對有所增

5、加。2)、絕緣要求高，牽引變電所的三相動力電源需由地方另行引入。3)、變壓器的額定輸入電壓必須等于電網(wǎng)的兩 相間線電壓。2單相（三相）V/v結(jié)線牽引變壓器。優(yōu)點：1)、主結(jié)線較簡單，設(shè)備少且投資較省。2)、供電可靠，容量利用率也高，可達100%。3)、對接觸網(wǎng)的供電可實現(xiàn)雙邊供電。缺點：1)、要求額定輸入電壓必須等于電網(wǎng)線電壓。2)、當一臺牽引變壓器故障時，跨相供電困難。3)、牽引變電所三相自用電必須改用劈相機或單-三相自用變壓器供電。3三相YN，d11雙繞組變壓器。優(yōu)點：1)、有利于變電所自用電和地區(qū)三相電力。2)、一臺停運時，供電不中斷，運行可靠方便。3)、制造簡單，價格也便宜，可實現(xiàn)兩邊

6、供電。4)、有較好的抗頻繁短路能力，短時嚴重過負荷和三相負荷不平衡的承受能力強。缺點：1)、平均容量利用率只有額定容量的75.6%，引入溫度系數(shù)也只能達到84%。2)、主接線要復(fù)雜，設(shè)備投資較多，維護檢修工作量及相應(yīng)的費用也有所增加。4Scott結(jié)線變壓器。優(yōu)點：1) 、Scott接線變壓器二次側(cè)兩相是解耦的，即一相的負載并不影響另一相的端口電壓。2) 、Scott接線變壓器三相側(cè)與兩相側(cè)的阻抗電壓百分數(shù)相等。 3)、可導(dǎo)出Scott接線變壓器在相坐標下的節(jié)點導(dǎo)納矩陣，以用于穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)問題的研究。缺點：1)、無三角形回路，絕緣要求高，且會發(fā)生中性點電位偏移。2)、安裝容量不能得到充分利用，容量

7、通常大于牽引站實際所需容量。3)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度較大，造價較高。4)、主結(jié)線復(fù)雜，設(shè)備較多，占地面積大，工程投資較多，維護檢修困難。5.Le Blance結(jié)線變壓器。優(yōu)點：1)、材料利用率稍高，制造上藝-容易實現(xiàn)。2)、在具有相等容量的情況下，和平衡變壓器相比體積小、價格低。3)、其缺點還是中性點不能接地低壓側(cè)兩相輸入依然沒有電的聯(lián)系。6.阻抗匹配牽引變壓器。優(yōu)點：1)、顯著地減少注入電網(wǎng)的負序電流。2)、原邊為YN結(jié)線中性點引出，絕緣要求低，減少了投資匹配方便，副邊結(jié)線，有利于減少一次側(cè)的3次諧波。3)、原邊三相電流具有較好的對稱性。對接觸網(wǎng)的供電可實現(xiàn)兩邊供電。缺點：1)、設(shè)計計算及制

8、造工藝復(fù)雜，造價較高。2)、分相絕緣器兩端電壓為55kV，絕緣要求高。5、三相-兩相平衡變壓器次邊兩相電壓應(yīng)符合什么條件？當次邊兩相負荷滿足什么條件時，才能使平衡變壓器達到平衡？答：1、一個電力變壓器，當其原邊取電于三相電力系統(tǒng)，并且次邊兩相電壓幅值相同、相位互差90時，便構(gòu)成了三相兩相平衡變壓器。2、次邊兩相負荷相當（即負荷電流大小相同、功率因數(shù)也相同）時，兩個牽引端口的負荷在三相系統(tǒng)產(chǎn)生的合成負序功率為零，也就是說此時三相兩相平衡變壓器達到了平衡。 6、 牽引網(wǎng)阻抗的計算有那些主要用途？答：1、確定牽引網(wǎng)壓損U，以校驗運行時網(wǎng)壓水平；2、計算短路阻抗、短路電流，確定繼電保護方案及其整定；3

9、、應(yīng)用于故障測距；4、確定牽引網(wǎng)電能損失，比選最優(yōu)設(shè)計方案；5、計算牽引負荷對電氣化鐵路沿線通信線路的干擾，確定所采取的防護措施；6、用于軌道電流分布及軌道電壓分布計算，以確定安全電位。7、對于YNd11牽引變電所，若兩臂負荷完全相同，變壓器超前相與滯后相繞組的電壓損失比較起來哪一相較大？一般情況下應(yīng)將重負荷安排在哪一相？答：如下圖，YNd11牽引變電所，兩牽引端口為a相和b相，其中a相為超前相，b相為滯后相繞組， c相為自由相。兩臂負荷完全相同。當兩臂負荷完全相同時，根據(jù)繞組電流分配規(guī)律可畫出次邊電壓、電流相量圖： 由相量圖可見：(1)繞組功率因數(shù)來看超前相大。(2) 由于繞組功率因數(shù)低，故

10、滯后相繞組電壓損失大。(3) 應(yīng)將重負荷安排在超前相。8、改善牽引網(wǎng)電壓水平可采用什么措施？答：牽引網(wǎng)電壓可由下式表示。其中U為牽引母線空載電壓，U為壓損且。可見，提高牽引網(wǎng)電壓的方法包括：1、提高U牽引變壓器直接調(diào)壓（牽引變壓器分接頭 調(diào)壓、專用變壓器調(diào)壓、特殊接線變壓器等）；2、降低U：1）、降低牽引網(wǎng)阻抗（敷設(shè)加強導(dǎo)線、敷設(shè)捷接線（多用于山區(qū)迂回線路）、縮小區(qū)間間距）；2）、降低變壓器阻抗；3）、采用串/并聯(lián)補償裝置。9、牽引供電系統(tǒng)電壓損失包括哪幾部分？答：牽引網(wǎng)總的電壓損失是牽引網(wǎng)、牽引變壓器和電力系統(tǒng)電壓損失總和。10、某電氣化區(qū)段，設(shè)置6個純單相牽引變電所，若采用如下兩種不同換相

11、方式，試問當牽引網(wǎng)上無負荷時，牽引網(wǎng)電分相所承受的電壓是多少，并示出兩種方式下電分段1處所承受電壓的電壓矢量圖。答：圖（a）相鄰供電臂電壓相角相差120，電分相所承受的電壓為27.5 3 KV。圖中電分相1兩側(cè)供電臂電壓為和，以為基準相量可畫相量圖如右。 （b）相鄰供電臂電壓相角相差60，電分相所承受的電壓為27.5 KV。圖中電分相1兩側(cè)供電臂電壓為和，以為基準相量可畫相量圖如右。 11、單線牽引變電所原始資料如下：供電臂A：日平均電流為，日有效電流為。供電臂B：供電分區(qū)數(shù)n3；正常運行時全日列車對數(shù)N28 上行列車能耗：1300kVAh，給電運行16分鐘 下行列車能耗：1400kVAh，給

12、電運行17分鐘求（1）供電臂B的列車平均電流； （2）供電臂B的全日平均電流和全日有效電流； （3）計算三相牽引變壓器（YNd11）的計算容量。（溫度系數(shù)）解：1、2、Kg取13、 Iab=240（A），Ipb=138（A），IcA=213.93（A），Ipa=135.3（A），Kt=0.94，U2N=27.5（KV）故12、三相變壓器容量為SN（MVA），額定電壓（線電壓）為KT =UN1/UN2，短路電壓百分比為uk%。兩個供電臂牽引負荷電流均為I，功率因數(shù)角均為（滯后）。（1）要求次邊以B(b)、C(c)相電壓給牽引負荷供電，完成如圖1所示該牽引變壓器的端子接線，以及牽引變壓器和原邊三相

13、系統(tǒng)及次邊供電臂的連接；（2）畫出YNd11牽引變壓器的展開圖，并標注原次邊繞組電壓、電流和負荷端口電壓、電流；（3）以超前相電壓為參考相量，寫出求三角形側(cè)繞組電流和原邊三相電流的計算步驟和主要計算式；（4）忽略牽引變壓器等值電阻，寫出牽引變壓器二次側(cè)滯后相繞組電壓降落的計算步驟和主要計算式，以及滯后相電壓損失的計算步驟和主要計算式；（給出計算步驟和計算式）供電臂供電臂(c)(a)(b)(z)(x)(y)(C)(A)(B)(Z)(X)(Y)bcABC圖1解：（1） （2） （3） 、（4） 、滯后相繞組電壓降超前相：滯后相：13、已知單線區(qū)段接觸網(wǎng)為鏈懸掛，承力索的當量半徑，交流電阻；接觸線的當量半徑，交流電阻；單根鋼軌的當量半徑，交流電阻；接觸網(wǎng)距軌頂高度，接觸線位于軌道正上方，接觸線與承力索平均距離為；鋼軌間距；等效地回路入地深度。寫出求該牽引網(wǎng)單位阻抗的計算步驟和計算公式。解：（1）“接觸導(dǎo)線-地回路”自阻抗：（2） “承力索-地回路”自阻抗：(3) “接觸線-地回路”和“承力索-地回路”互阻抗：（4） “接觸網(wǎng)-地回路”自阻抗：（5） 等值的“鋼軌-地回路”自阻抗：（6） “接觸網(wǎng)