电气化铁路牵引供电容量优化的研究

【摘要】：随着经济的飞速发展,高速铁路成为我国铁路事业的必然发展趋势。目前我国已成为世界高速铁路第一大国,高速铁路里程日益增加,因此,高速铁路牵引供电系统的安全、可靠、经济运行对高速铁路运输极其重要。国内已建和在建的高速铁路,线路均按照远期运量设计,其牵引供电系统采用大容量Vx牵引变电所与2×27.5kV牵引供电方式,可靠性高,并具有较强的负载能力。但是,在高速铁路运行初期,其运量普遍偏小,远未达到设计发车密度,致使供电设备容量严重过剩,影响系统运行的经济性。 本文从高速电气化铁路负荷特性入手,通过对牵引变电所实测负荷数据进行相关计算,分析了当前高速铁路运行的现状及存在的问题,并提出采用灵活的牵引供电系统运行方式,以期能够使牵引供电系统在开通早期具有较高的经济性,同时又能满足远期运量的要求。 本文根据高速铁路线路实际参数在Matlab/Simulink中建立了全并联复线AT牵引供电系统的仿真模型,考虑优化方案下不同列车运行数目及位置的多种情况,对作为电力牵引重要约束条件的牵引网供电电压水平进行分析研究,以检验供电能力。其次,利用由系统变化得到的牵引变电所负序电流一般表达式,对不同接线方式牵引变压器情况下的负序电流进行了分析,通过牵引变电所实测数据计算并对比优化前后的负序电流大小,得出了优化方案下牵引变电所的三相电压不平衡度。 本文通过牵引变压器温升和寿命损失计算方法,根据牵引变电所的实测负荷数据建立了优化前后牵引变压器的温升曲线,并以此为基础计算了变压器寿命损失。讨论分析了当前高速铁路的牵引负荷水平对牵引变压器温升和寿命损失的影响,并以牵引变压器绕组温升和寿命损失为约束条件,对优化运行方案的合理性进行分析。