牵引网阻抗

3、有加强导线的单链形悬挂
特点：在繁忙的电力牵引区段内， 特别是直流牵引供电系统中，接触 线和承力索的总截面积往往不能满 足输电要求，加强线用来弥补悬挂 截面的不足，并可降低接触网电压 损失和电能损失。
三、双线牵引网阻抗
双线区段牵引网同样有简单悬挂、单 链形悬挂、有加强导线的单链形悬挂 等类型。在结构和等值阻抗上，其特 点为： 1.上、下行牵引网在供电分区末端并 联供电或分开供电 2.所有平行钢轨并联 3.复线牵引网等效为“三个导线—地 回路” 上行牵引网—地回路 (1)——有源网络 下行牵引网—地回路 (2)——有源网络 钢轨网—地回路 (3)——无源网络
1、末端并联的供电方式
是指上下行线路接触网在供电臂末端并联的供电方式。
2、全并联供电方式
3、两线路分开供电方式
是指上下行线路接触网在供电臂内无并联点。
谢谢
0.281K f r p
f r ( km)
R0---导线半径(mm)； p---导线周长(cm)； f---电流频率 ρ---材料电阻率，Ω m µ r---材料相对磁导系数
K---多股绞合线修正系数，绞合线K=1.59，非绞合线K=1
0.316 K r R0 0.447 K r R0
等效半径
确定一个小于R的半径 Req ，使半径为 Req的等效导线， 到R这部分的感抗等于半径为R 的内感抗。
Req
Req
Carson理论 1926年，J.R.Carson发表以大地为回路的架 空导线阻抗计算的论文“Wave Propagation in Overhead Wires with Ground Return ” （带地回线的架空导线中的波浪传播）， 从此就成为电流流经大地情况下输电线及 各种导线——地回路阻抗计算的基础。
牵引网阻抗
指导教师：王娟娟 汇报人：白群 学号：20172052
本章主要由以下三个部分组成： 一、牵引网的阻抗 二、单线区段牵引网阻抗 三、双线牵引网阻抗
一、牵引网的阻抗 牵引网：由接触网 （接触线、承力索、 加强导线）， 轨地系统（钢轨网、 大地），馈线及回流 线组成。
牵引变电所的负荷主要是电力牵引列车，与电力系统有 很大区别： 1、列车以变化的速度沿线路运行，即牵引负荷的位置 是移动的。 2、牵引负荷的大小随线路坡度、列车密度等因素而发 生很大变化，当列车上大陡坡或列车密集运行时则负荷 电流增大，反之则负荷电流减小至为零，牵引变压器负 荷率很低。 3、列车可以在供电分区任意分布，即牵引负荷在供电 分区任意分布，这是从概率论的角度来说。 4、由于采用整流器式电力机车，接触网电流变为非正 弦波。
铁路规定进京方向或是从支线到干 线被称为上行，反之离京方向或是 从干线到支线被称为下行。 为分析上、下行牵引网中电流分布、 压损计算等等，上、下行牵引网不 能合并为一根导线。因为上、下行 运营情况不同，上、下行列车位置 及取流不同。
双线牵引网阻抗供电方式的不同，其电流流经路径也不同， 导致阻抗不同。 下面介绍三种供电方式： 1、末端并联供电方式 2、全并联供电方式 3、两线路分开供电方式 根据不同供电方式分别计算双线牵引网阻抗。
对于牵引网中的非铁磁质导线，在工频下，可以忽 略集肤效应而认为其有效电阻近似地等于直流电阻。 而铁磁材料不仅存在集肤（趋表）效应，还存在磁 滞损耗和涡流损耗。 磁滞损耗：铁磁材料的磁性状态变化时，磁化强度 滞后于磁场强度，在这种磁化过程中有一部分能量 转换为热能，是设备升温，效率降低。 涡流损耗：导体在非均匀磁场中移动或处在随时间 变化的磁场中，导体内感生的电流导致能量损耗。
牵引网的等值电路与电力线路相同，可看作沿线路 均匀分布的无穷个电阻、电抗、电导、电纳所组成。
由于：
1、牵引网距轨面高度为6m左右，相比于电力线路 的对地距离低。 2、导线半径不大，更主要的是馈电长度不长。 3、牵引网上的工频电压较低。
因此：在工频电流工作情况下的牵引网阻抗计算，
可以忽略分布电容与电导的影响。只需计算牵引网 的有效电阻和电抗。
在导线阻抗计算中，所需的导线参数是: 1.导线的单位长度有效电阻
2.导线的等效半径
Req mm
r

km
非铁磁质导线(铜、铝)的单位长有效电阻为：
0.316 K r R0 0.447 K r R0 0.199 K f p
f ( km)
铁磁质导线(铁、钢轨)的单位长有效电阻为：
0.199 K f p
f ( km)
0.281K f r p
f r ( km)
从式中可看出，电流频率越高、导线面积越 小及导线材料磁导率越大，集肤（趋表）效 应越为明显，使电阻越大。
集肤（趋表）效应：当直流 电流通过导线时，电流在导 线截面的分布是均匀的。导 线通过交流电时，电流在导 线截面的分布是不均匀的， 中心处电流密度小，而靠近 表面电流密度大。 在高压输电中，利用钢芯铝 绞线代替铝绞线，既节约了 铝导线，又增加了导线的机 械强度。
牵引网阻抗计算的目的： 1.确定牵引网压损ΔU，校验牵引网的供电电压水 平； 2.计算短路阻抗、短路电流，确定继电保护方案 及其整定； 3.确定牵引网电能损失，比选最优设计方案； 4.应用于故障测距； 5.计算牵引负荷对电气化铁路沿线通信线路的干 扰，确定所采取的防护措施； 6.用于轨道电流分布及轨道电压分布计算，以确 定安全电位。
牵引网阻抗计算具有复杂性： 1、牵引网由承力索、接触导线组成，其结构 非常复杂，如果再加入加强导线、串联元件 （如吸流变压器）、并联元件（如自耦变压器） 等，将使其复杂程度进一步增大； 2、牵引网中含有铁磁材料元件，如钢轨，由 于铁磁材料的相对磁导率随着通过它的电流大 小变化而变化，因此随着牵引负荷的变化，钢 轨的有效电阻和内电感有较大范围的变化；
Z1
Z 2 I2
二、三种悬挂形式单线牵引网等值单位阻抗计算 1、简单悬挂 2、单链形悬挂 3、有加强导线的单链形悬挂
1、简单悬挂
特点：无承力索，通过桥隧 等建筑物时，要求净空低； 投资少；维修方便；受流质 量差，适用于<80km/小时 的线路及有桥隧线路。
2、单链形悬挂
特点：有承力索，带有张 力补偿器，有中心锚结且 较为复杂；受流质量好， 适用于速度高的正线。
接触网
在该方法中，地回路用一条等 效地回线代替，当假定导线为 无限长，且地面为无限平面时， 85 10 3 f 10
9
m
其中f为电流频率， 为大地电导率 这就是Carson公式。
大地等效导线
U

+
接触网-地回路
轨道-地回路
Z12
∆U I1
3、钢轨网通常被认为向两端无限延伸，由于轨 道-大地之间的非线性分布参数电路的存在，使 得牵引网阻抗变化呈现非线性； 4、在牵引网中，以整个大地作为供电回路的一 部分，由于大地土壤情况和电导率分布复杂，同 样也使得牵引网阻抗变化呈非线性。 所以：牵引网中有效电阻和电抗的计算是比较复 杂的，只能采用近似的计算方法，再应用实测数 据对计算结果加以修正。