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时间:2019-11-19
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1、超导电力电缆连接变电站直流电气化铁路系统特性分析摘要:超导电力电缆直流电气化铁路系统的应用已经研究了。这可能导致再生制动的有效利用,提高能源效率,在变电所共享的有效载荷,等。在这项研究中,建立了一个宜流供电系统的电路模型,并J1使用Matlab-Simulink软件进行数值模拟。一种被考虑的改进的交流电网的电路模型也已经创建,用来模拟电网连接的影响。分析表明,一定量的能量可以被保守的引入超导电缆,而变电站的电力负荷分布和浓度取决于变电站输出电压分布。1简介在传统的电气化铁路,尤其是在铁路线密集的交通,直流供电系统被广
2、泛应用。然而,由于直流供电系统较低的馈电电压,它存在一些基本问题。问题是相对较低的功率传输效率,沿馈线下降的较大电压,取消的再生制动,沿线大量的变电站,等。我们认为,超导电缆的引入可以解决他们。沿平行馈线敷设超导电缆,并且连接到铁路变电站,在某些情况下,对馈线的几点,沿馈线电压的变化显著降低。这允许列车使用更多的再生制动系统,从而提高整个系统的能源效率。此外,使用超导电缆会使有效负荷在变电站之间共享。变电站有更少的峰值功率,可以设计为较小的能力变电站。作为一个结果,这导致一个不太昂贵的变电站设计和一个不太昂贵的直流馈
3、电系统。本文旨在对变电所Z间引入超导电缆的节能和载荷分布的调平分析。2分析的方法一种摸型的铁路线成立之初,评估了引入超导电缆的可行性。然后,建立了铁路线电路模型。电路模型包括火车,变电站,馈线,超导电缆和传输在电网侧的线。使用电路模型和Matlab-Simulink软件分析电路中电流电压分布和电能流动。2」一种新型的铁路线图1显示了一个在这项研究中使用的模型铁路线示意图。这是一个双履带线路,长26.5公里,并设有24个车站。在它的每个入境和出境线路列车运行,冃的是在每一个站离开五分钟的间隔,这意味着相同的列不运行图是
4、每五分钟重复一次。因此,实施一种五分钟期间模拟。在传统的双履带式供电系统,即使在入境和出境线路列车在同一时间间隔运行,只是通过改变这两条线的运营计划之间的时间偏移,能源消费量可能也会改变。为了澄清单独引入超导电缆的效果,时间转移的300种模式进行了模拟。引进超导电缆以便连接相邻变电站的输出总线。2.2一个电路模型图2显示了两个电路模型,用于分析示意图。他们由变电站,馈线,火车,和超导电缆四部分组成。变电站模型包括二极管。这是一个常用的铁路变电站的硅整流二极管。在模型B图2(b),所有变电站连接到电路的等效的交流电网供
5、电的变电站。如果电力变电站位于更远或电力配电线路有较大的电阻,在输入和输出的铁路变电站电压下降越大。此外,该铁路变电站电压取决于位置。火车模型被设定为消耗或再生一定量的电能,这取决于它的速度和加速度的条件。火车反馈端电阻改变其运行。该超导电缆被建模为零电阻导体连接相邻变电站输出。不能忽略在超导电缆和常规馈线之间的电阻连接线,因此,建模为单个电阻器。直流电气铁路系统模式的规格列于表1。表1直流电气铁路系统模型规格变压器开路电阻(心)0.0225[欧姆]开路电压(Vs)1590[伏特]馈线电阻(Rf)0.0333[欧姆/
6、每千米]传输线等效电阻(Rg)0.1[欧姆/每千米]列车内部电阻(&)0.015[欧姆]每列车重量186[吨]超导电缆终端电阻0.01[欧姆]电缆长度22.2[每千米]每长度热渗透1000[瓦/每千米]每个连接器的热渗透500[每千米]连接器数量2*5冷却系统0.1总电功率的冷却超导电缆系统27.2[千瓦]3结果与讨论3.1分析节能减排使用图2(a)所示的模型分析能源消耗和保护。图3显示出在模型屮具有或不具有超导屯缆的所有列车五分钟消耗的总能量。利用列车运行在2.1中提到300种不同的图案进行分析。已经证实,采用超导
7、电缆可以节约能量超过所需保持电缆的超导状态的冷却能量。虽然根据所配置的操作计划,能量不守恒,或“时移”不同,从图3中估计平均节能率大约为16%。3.2o变电站间的负载分布和浓度的分析图4显示了变电站的输出电流为五分钟的列车运行期的时间变化。在没有超导电缆的情况下,如图4(a)中,有电流峰值超过2千安在一些分站中。另一方面,在有超导电缆,如图4(b)所示的情况下,这些峰值是被其他变电站供电所抑制。这清楚地表明,引入超导电缆的大大有助于平整变电站屮电负载,从而降低变电站的电流容量。图5显示出了变电站的峰值电流对变电站的依
8、赖性,具有或不具有超导电缆,并如图2中所示的连接到电网的模型(b)或不连接的(2(a))o得到的左两组的结果在图5中示出使用模型A的示于图2(a)和使用模型B如图2(b)所示,获得了合适的两组(b)所示,其中铁路变电站接收电力的等效交流通过Rg=0.1[欧姆/每千米]的阻力电网模型。其结果是,在变电站的电压是彼此不同的。输出电压可能是最高的在S
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