接触网电流分布与温升计算法

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1、接触网电流分布与温升计算法中铁二院工程集团有限责任公司电气化铁道设计研究院（日木铁道电气技术协会）1.概要：接触网的电动车组电流，因供电方式是直流供电或交流供电而变化很大。由于电动车组控制方式的不同，电流特性（波形）不同，分析接触网温升时，必须准确掌握这些特征。一般直流供电方式，供电电路的构成为并联供电。在变电所之间，电动车组的负荷电流由两侧的变电所提供。但是，由于在靠近变电所时基木上由该变电所供电，所以愈靠近变电所接触导线的电流愈大。因此，在接触导线温升的计算上，主要考察对象是变电所附近供电分区的接触导线。馈线直径是接触导线的数倍，由于分段馈线与接

2、触导线并联构成电路，所以电动车组的电流即使一定，也会因列车受电弓的台数和间距，在分段间流过运行接触导线的电流有很大变化，在温升方面比馈线更为不利。直流方式的馈线条数，一般取决于接触导线的电压降。由于通常在温升方面接触导线更为不利，所以直流方式主要分析对象是供电分区间的接触导线温度。在交流供电方式上，供电电路的构成是单边供电。变电所附近的接触导线电流，叠加了运行供电分区内全部电动车组的电流。因此，交流供电方式中，对变电所供电引出端附近的接触导线进行考察。由于交流BT供电方式无须设置馈线，所以区间内电动车组负荷电流的叠加就是接触导线的电流。然而，在交流供

3、电方式中，因AT的并联作用以及电动车组的位置不同，AT区间内电动车组的电流与直流供电同样也是变化的。但是，该AT区间以远的电动车组的电流，与BT供电同样为叠加电流。如上所述，接触网电流分布的思路，因供电方式而异。尤其是接触导线因受电弓的滑动而磨耗，温度超过容许值时会因抗拉强度降低而发生断线等故障，可以说这是接触网维护上极为重要的事项。这里，本书将通俗易懂地介绍电动车组运行电流特性的求法、直流和交流供电电路中接触导线电流与温升的计算方法及其实例。1.运行曲线和电动车组电流在计算接触导线温升吋，必须掌握运行在本区间电动车组的走行性能和受流特性。本章以通勤

4、区间用直流电动车组和干线区间用交流电动车组为例，对温升计算中必要的运行曲线和电动车组电流特性进行说明。2.1通勤区间用直流电动车组2.1.1运行曲线(1)分级曲线电动车组的分级曲线是分析接触导线温升的基本依据。直流电动车组的分级曲线，因电阻控制和逆变器控制等控制方式不同，温升分析所必要的电流特性各异。这里，以jR和民铁各公司近年来多采用的逆变器控制方式的车为例，其分级曲线如图2.1所示。在本例题中，电动机电流的限流值(IR)为150A。(2)运行曲线关于从分级曲线求运行曲线和电流曲线的方法，请参照“电气运行用电力设备容量计算法”(日本铁道电气技术协会

5、笔者著)，运行曲线如图2.2所示。图中，V表示速度，T表示吋间，I表示电流，本图表示10辆编组运行吋的牵引电流。2.1.2直流弓位电流(1)运行电流值表2.1表示将前节图2.2数表化的10辆编组双弓受流吋的运行电流值。2.2干线区间用交流电动车组2.2.1运行曲线图2.3为交流25kV区间11辆编组(6M5T)的交流PWM列车运行曲线一例。既冇线交流区间一个供电分区长度约为20km左右，所以，与直流区间相比，运行曲线的站间距离较长，除运行电流之外，还含奋中途站停车吋辅机的电流和吋间。此外，列车最高速度超过100km/h时，虽然冇吋采用再•生制动，但是

6、电流值与牵引电流相比，再生值较小iL吋间短，故可省略温升计算。2.2.2交流一次电流(1)运行电流值以速度为基准，由求得的运行曲线求出“距离一吋间一电流”的关系,列于表2.4。表2.4交流电动车组运行一次侧电流值(ii)功率因数0.85(3)交流电动车组一次总电流值将(1)和(2)节的运行用和辅机两电流叠加，即为一列车交流一次侧的总电流值，如表2.6所示。与直流供电不同的是交流供电分区无馈线，变电所供电引出端附近的接触网导线的电流，是供电分区内运行的多个列车的叠加电流即汇流电流。因此，表内的电动车组电流是一列车的，在交流区间接触导线的温升计算中，依据

7、列车运行图，用供电分区内运行全部列车的叠加电流进行温升的计算。供电分区内车站多iL站间距长，故列车所需运行吋间也长。即，电动车组越接近变电所，该变电所提供的电流相应越大。因此，接触导线温升计算中，取变电所附近的接触导线进行分析。从接触导线方面考虑，变电所提供的电流因供电分区而较为复杂，为简化计算而做如下考虑。①接近变电所提供给电动车组的电流仅考虑一列编组。②电动车组的电流全部由邻近变电所提供。这样，由变电所提供的电流与变电所的间距无关。（2）直流电动车组的电流特性为方便起见，用于接触导线温升分析中的电动车组电流特性，将在第2章（图2.2）的以距离为基

8、准的运行曲线（“速度一吋间一电流”曲线）替换为以吋间为基准的“电流一速度”曲线，此外，在本书中，用于供电分区