高速铁路牵引供电系统等值电路与短路计算

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1、高速铁路牵引供电系统等值电路与短路计算魏光摘要：针对高速电气化铁道，考虑电力系统阻抗、牵引变压器阻抗、牵引网阻抗及自耦变压器漏抗等因素，提出了基于V,x接线变压器的AT牵引供电系统等值电路，并依此给出了短路电流计算公式，为电铁设计及现场配合计算提供理论基础。基于Matlab/Simulink和LabVIEW的仿真计算验证了模型的可行性，与实测数据的对比分析验证了模型的正确性。关键词：等值电路；短路计算；AT牵引供电系统；V,x接线Abstract:Forhigh-speedelectrifiedrailway,consideringthepowersystemimpedance,t

2、ractiontransformerimpedance,auto-transformerimpedanceandotherfactors,anATtractionpowersupplysystemequivalentcircuitbasingonV,xtransformeranditsshort-circuitcalculationformulasareproposedwhichprovidestheorybasisinthedesignandfieldcorporationofelectrifiedrailway.Keywords:equivalentcircuit;short-

3、circuitcalculation;ATtractionpowersupplysystem;V,xconnection中图分类号：U223.6文献标识码：B文章编号：1007-936X(2012)02-0015-04短路电流计算公式，为高速电铁的设计提供了理论依据。仿真计算与实测数据的对比验证了模型的正确性。0概述国内电气化铁道采用单相工频交流电流制。为顺应客运高速化、货运重载化的趋势，采用AT供电方式。V,x接线变压器具有明显优势[1]，在客运专线及城际高速铁路中得到广泛应用。作为电气化铁道设计的基础计算，选取等值电路及计算短路电流对继电保护的整定、接地跨步电势的校验等起到关键

4、性作用，有必要研究基于V,x接线的AT牵引供电系统等值电路及其短路计算。文献[1-3]推导了纯单相接线、V,v接线、YN,d11接线、Scott接线、阻抗匹配平衡接线牵引变压器的数学模型，已成熟应用于电铁设计中。近年来，客运专线及城际铁路多采用V,x接线牵引变压器，尚无文献对其模型进行明确的推导。文献[1，2]推导了基于Carson理论的牵引网模型，文献[3]建立了基于多导体传输线的牵引网链式网络模型，计算繁杂，不利于工程设计及现场计算。在分析AT牵1等值电路推导1.1电路模型V,x接线变压器可看作由2个三绕组变压器连接而成。为简化起见，仅分析一侧供电臂的变压器等值电路。设绕组AB

5、、TN、NF的匝数分别为w1、w2、w3，且有w2=w3，k=w1/w2。其单臂结构及电气量参考方向设置如图1所示。TA&INT2E&&NIα1α&IFN3FB图1V,x接线变压器原理图由磁路定律可导出磁动势平衡方程：漏抗[1，2]，引供电系统等值电路时，一般忽略AT导致计算结果不够准确。&&&Ia¢=INT+IFN（1）结合工程实际，弃轻取重，本文建立了基于V,x接线的AT牵引供电系统等值电路，并给出了式中，I&¢为I&归算到2侧的值。aa忽略励磁支路，并考虑归算到2侧的电力系统阻抗，三绕组变压器近似等值电路如图2a所示。作者简介：魏光.中铁第一勘察设计院集团有限公司，助理工程师

6、，陕西西安710043，电话：15129820712。15供变电电气化铁道2012年第2期&INT引供电系统等值电路如图3所示。&Z2ZZ4Z+2Z+ZUNTqT2qT1s12&Iα¢2ZsZ1+E&αT-w2w2ZAT2ZAT1ZqN2ZqN1-2Zs-Z1Z3E&¢αI&+-+E&αF-w3w3FNU&FNZZ4Z+2Z+ZqF2qF1s13AT2AT1a近似等值电路4Zs+2Z1+Z2图3AT牵引供电系统等值电路图1.2参数计算图3中所有参数均为归算到27.5kV侧的值，此后不再赘述。设基准容量为100MV×A，电力系统阻抗为+E&αT--2Zs-Z1U227.52（4）Zs

7、=Z*S=Z*B100B+E&αF-忽略电阻，牵引变压器漏抗为ìU%27.524Zs+2Z1+Z3=d1´ïXï1100ST（5）ïíXïïïXïîU%27.52=d2´bY型等值电路图2V,x接线变压器等值电路图由图2a可得电压端口方程：2100STU%27.52=d3´3100ST&&&&ïìUTN=Ea¢-(2Zs+Z1)Ia¢-Z2IN¢T其中ìUd1%=0.5(Ud1-2%+Ud1-3%-Ud2-3%)（2）í&&&&ïîUNF=Ea¢-(2Zs+Z1)Ia