牽引供電系統(tǒng)電氣參數與數學模型研究.pdf

1、電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)在網絡拓撲結構、電氣元件和運行條件上具有特殊性，開展電氣參數和數學模型研究對掌握其電氣性能具有重要意義。 論文首先針對計算實心及管狀圓導線內阻抗遇到的大參數下Bessel函數所導致的數值振蕩問題，推出了精度高、易于編程的計算公式，并給出了不同參數范圍下的集膚電阻比和內電感比曲線。牽引網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。通過導體剖分法的數值計算，提出了用于計算雙溝形銅及銅合金接

2、觸線內阻抗的等效半徑計算公式，研究了不同類型接觸線內阻抗計算方法。改進了基于復數有效磁導率圓柱形導線模型計算鋼軌內阻抗的方法。 隧道中牽引網環(huán)境特殊。采用基于半無限平面大地模型的Carson公式計算導線—地回路阻抗會導致誤差。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公式的一個物理解釋，并提出復數半徑概念；結合算例討論了在隧道中采用Tylavsky公式的合理性，提出了電氣上的長大隧道概念，以

3、方便實際應用。用鏡像法推出了隧道中導線電位系數的計算公式。 牽引變電所的數學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)點導納矩陣。同時，根據所提出的理想三相—兩相平衡變壓器技術條件，推導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的二次側中點抽出式Scott接線變壓器，驗證了其用于AT供電系統(tǒng)的可行性和所提阻抗匹配關系的正確性。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AT時確定短路阻抗參數?，F場測試結果驗證了對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都可用以多導體傳