牵引网馈线保护整定计算程序设计模块

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1、牵引网馈线保护整定计算程序设计模块　　摘要：牵引供电系统中接触网是向电力机车供电的重要设备，由于其结构复杂，发生故障的概率大，为了保障电气化铁路牵引供电系统安全、可靠运行，通常需设置馈线保护装置。馈线保护整定值的精确程度是保障装置可靠动作的一个重要方面，馈线保护整定计算需要大量的原始数据和复杂繁琐计算，是一个费时和重复性的工作，完全可以由计算机来完成整定计算工作。因此，设计一套软件能够保障整定计算更加精确，提高工作效率，保障馈线保护装置的可靠运行，提高牵引供电系统的可靠性具有重要的现实意义。　　关键词：电气化铁路牵引网馈线保护整定原则模块设计　　中图分类号：TM733文献标识

2、码：A文章编号：1672-3791（2016）07（b）-0045-03　　1馈线保护整定计算思路　　牵引网馈线保护整定计算程序的整体思路是将整个计算程序分成4个部分，每个部分为一个独立的子程序，能完成各自的设计计算任务。4个部分分别为3个子程序和1个整定计算程序，即阻抗计算、短路电流计算、牵引网电压损失计算和馈线保护整定计算。图1是牵引网馈线保护的计算程序流程图。　　1.1阻抗计算子程序5　　简单结构的牵引网由一根接触线和一根钢轨构成。已知接触线和钢轨的等效半径、及钢轨的距离，根据Carson理论，可以计算出接触线-地回路和轨-地回路单位长阻抗参数、及互阻抗。　　链式悬挂接

3、触线、承力索分别与地构成接触线-地回路，承力索-地回路。每个回路各有不同的自阻抗，两个回路间相互有互阻抗。　　（1）接触网-地回路的自阻抗。　　接触网-地回路由接触线-地回路和承力索-地回路并联组成。　　接触线-地回路的自阻抗为：　　①带回流线的链形悬挂供电方式。　　带回流线的直接供电方式是我国最常用的供电方式，带回流线的链形悬挂的使用也最为广泛。阻抗计算时，可以参照前面的方法，将回流线-回路和钢轨-地回路看作一个当量导线-地回路进行计算，形成一个回流线+钢轨-地回路，然后计算此回路的自阻抗和互阻抗，在此不再进行详细的论述。　　②复线牵引网阻抗计算模型。　　可以将复线牵引网分

4、解成上行接触网-地回路、下行接触网-地回路和钢轨-地回路，其中钢轨-地回路是由上行、下行的4根钢轨组成的，其计算过程不再叙述。　　③模块设计思路。　　以带回流线的直接供电方式为模板进行设计，提供接触线、承力索、回流线、钢轨等设备参数的输入，并提供单、复线的选择，自动计算出牵引网的单位阻抗。　　1.2馈线短路电流计算子程序模块设计5　　当短路故障发生时，不同的牵引变压器的短路电流算法是不相同的，接下来将分别加以论述。　　（1）短路电流计算。　　①单相（V/V）接线变压器。　　当接地故障发生时，单相变压器电抗和牵引网阻抗相当于串联于短路回路中，故障阻抗相当于，可以求出稳态电流值为

5、：　　式（11）中、分别为系统正序和负序阻抗；为变压器电抗；为牵引网阻抗；kV，为二次侧绕组电势；、为归算到的系统正、负序综合电抗；为归算到的牵引变压器等效阻抗；在直接供电情况下，为变电所出口处所测得的牵引网等效短路阻抗。　　②三相接线变压器（Y/Δ-11）。　　当接地故障发生时，三相变压器的两相电抗和牵引网阻抗串联于短路回路中。相当于三相系统中故障阻抗为的两相短路，其稳态电流值为：　　③三相-两相平衡变压器（SCOTT）。　　当接地故障发生时，SCOTT变压器根据母线侧的基本方程可得其稳态电流值为：　　（2）模块设计思路。　　以带回流线的直接供电方式为模板进行设计，可以输入

6、电力系统短路容量和系统电压、馈线阻抗、供电线阻抗、短路点距变电所距离等参数，提供牵引变压器类型选择，根据选择不同类型的牵引变压器将得出不同的运算结果。　　1.3牵引网电压损失计算子程序模块设计5　　根据国家标准《铁道干线电力牵引交流电压标准》的规定，铁道牵引变电所牵引侧母线上的额定电压为27.5kV，自耦变压器供电方式为55kV；电力机车受电弓和接触网的额定电压为25kV，最高允许电压为29kV，最低工作电压为20kV，特殊情况电压不得低于19kV。为了保证电力机车的正常运行，必须进行电压损失计算，以校核供电臂末端区间（或分区所母线）牵引网的最低电压，不得低于上述标准。该文以

7、单线牵引网为计算模板。　　（1）单线牵引网的电压损失计算。　　如图2所示，已知各列车取流（A），功率因数角和距牵引变电所的距离li（km），又知牵引网单位长阻抗Ω/km。　　其中，为供电臂中对应位置的列车的用电平均电流；为各用电列车与牵引变电所的距离；为仿力学中的力矩，在此称为电流矩。　　（2）模块设计思路。　　以带回流线的直接供电方式为模板进行设计，根据输入的供电臂长度、机车距变电所距离等参数，按照分开供电和并联供电的不同运行方式，通过计算可以自动计算出整个供电臂馈线电压损失的情况。　　1.4牵引网馈