牽引供電系統(tǒng)電氣參數(shù)與數(shù)學(xué)模型研究.pdf

1、電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電氣元件和運(yùn)行條件上具有特殊性，開展電氣參數(shù)和數(shù)學(xué)模型研究對(duì)掌握其電氣性能具有重要意義。 論文首先針對(duì)計(jì)算實(shí)心及管狀圓導(dǎo)線內(nèi)阻抗遇到的大參數(shù)下Bessel函數(shù)所導(dǎo)致的數(shù)值振蕩問題，推出了精度高、易于編程的計(jì)算公式，并給出了不同參數(shù)范圍下的集膚電阻比和內(nèi)電感比曲線。牽引網(wǎng)所采用的接觸線和鋼軌具有特定的異型截面，并且鋼軌還具有鐵磁非線性。通過導(dǎo)體剖分法的數(shù)值計(jì)算，提出了用于計(jì)算雙溝形銅及銅合金接

2、觸線內(nèi)阻抗的等效半徑計(jì)算公式，研究了不同類型接觸線內(nèi)阻抗計(jì)算方法。改進(jìn)了基于復(fù)數(shù)有效磁導(dǎo)率圓柱形導(dǎo)線模型計(jì)算鋼軌內(nèi)阻抗的方法。 隧道中牽引網(wǎng)環(huán)境特殊。采用基于半無限平面大地模型的Carson公式計(jì)算導(dǎo)線—地回路阻抗會(huì)導(dǎo)致誤差。本文通過公式形式變換和類比，給出了基于四周無限大地圓形隧道模型的Tylavsky公式的一個(gè)物理解釋，并提出復(fù)數(shù)半徑概念；結(jié)合算例討論了在隧道中采用Tylavsky公式的合理性，提出了電氣上的長(zhǎng)大隧道概念，以

3、方便實(shí)際應(yīng)用。用鏡像法推出了隧道中導(dǎo)線電位系數(shù)的計(jì)算公式。 牽引變電所的數(shù)學(xué)模型是圍繞其核心元件—牽引變壓器展開的。本文統(tǒng)一采用基于磁勢(shì)平衡方程、繞組接線方程、輸出端口方程和電壓傳遞方程的系統(tǒng)化方法，詳細(xì)分析了單相接線(含單相三繞組接線、V/V接線和V/X接線)、星形三角形接線、星形延邊三角形接線、星形曲折延邊三角形接線、Scott接線、十字交叉接線、變形Woodbridge接線和Leblanc接線牽引變壓器的電氣特性，建立了它

4、們的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。同時(shí)，根據(jù)所提出的理想三相—兩相平衡變壓器技術(shù)條件，推導(dǎo)出了各種平衡變壓器基于繞組短路阻抗的阻抗匹配條件。試制了50kVA的二次側(cè)中點(diǎn)抽出式Scott接線變壓器，驗(yàn)證了其用于AT供電系統(tǒng)的可行性和所提阻抗匹配關(guān)系的正確性。提出了十字交叉接線變壓器的新型等值電路，可用于省略變電所內(nèi)AT時(shí)確定短路阻抗參數(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果驗(yàn)證了對(duì)十字交叉接線變壓器所作分析的正確性和所建模型的有效性。 各種供電方式牽引網(wǎng)都可用以多導(dǎo)體傳