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電氣化鐵道牽引變電所牽引變壓器容量的分析 
(發(fā)布日期:2014-5-7 14:00:13) 來(lái)源:
 
    一、電氣化鐵道牽引變電所牽引變壓器容量存在的問(wèn)題
電氣化鐵道牽引變電所牽引變壓器是牽引變電所的心臟,牽引變電所一旦建成,牽引變壓器的容量就會(huì)固定不變。但是,由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,鐵路通過(guò)的列車對(duì)數(shù)不斷增加,列車運(yùn)行速度不斷提高,列車載重量不斷增加,牽引變壓器的容量在一定程度上影響了鐵路運(yùn)輸,要求改善牽引變壓器的容量狀況。下面以隴海線鄭州至潼關(guān)段電氣化鐵道牽引變電所牽引變壓器容量狀況為例進(jìn)行分析探討。
近幾年來(lái),由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,鐵路通過(guò)的列車對(duì)數(shù)不斷增加,列車運(yùn)行速度不斷提高,列車載重量不斷增加,隴海線鄭州至潼關(guān)段電氣化鐵道牽引變電所牽引變壓器容量問(wèn)題更加突出,過(guò)負(fù)荷跳閘件數(shù)不斷增加。由于牽引變電所牽引變壓器容量的限制,牽引變電所斷路器過(guò)負(fù)荷跳閘,牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘,影響了正常的列車運(yùn)行,影響越區(qū)供電,影響牽引變電所全所停電設(shè)備檢修,影響鐵路安全運(yùn)輸生產(chǎn)。
二、影響電氣化鐵道牽引變電所牽引變壓器容量的原因分析
(1)牽引變壓器容量與列車啟動(dòng)速度的關(guān)系
由于牽引變電所牽引變壓器容量的限制,列車啟動(dòng)速度過(guò)快,造成牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘。列車牽引力(F)等于列車的加速度(a)與列車的質(zhì)量(m)的乘積,列車的加速度(a)越大,列車牽引力(F)越大,而牽引力(F)與列車電流(I)成正比,牽引力(F)越大,列車電流(I)取流越大,造成牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘。
(2)牽引變壓器容量與列車載重量的關(guān)系
由于牽引變電所牽引變壓器容量的限制,列車的載重量增大,造成牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘。隴海線鄭州至潼關(guān)段牽引貨物的噸數(shù)由起初的2000多噸,增加到現(xiàn)在的4000噸左右,牽引力(F)與列車的質(zhì)量(m)成正比,載重量(m)越大,牽引力(F)越大,而牽引力(F)與列車取流(I)成正比,牽引力(F)越大,列車取流(I)越大,造成牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘。
(3)牽引變壓器容量與列車運(yùn)行速度的關(guān)系
由于牽引變電所牽引變壓器容量的限制,列車運(yùn)行速度提高,造成牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘。隴海線鄭州至潼關(guān)段列車運(yùn)行速度由起初的每小時(shí)50多公里增加到現(xiàn)在的每小時(shí)100多公里,列車的牽引力(F)與列車的運(yùn)行速度(V)成正比,列車的運(yùn)行速度(V)越大,列車的牽引力(F)越大,而列車牽引力(F)與列車取流(I)成正比,牽引力(F)越大,列車取流(I)越大,造成牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘。
(4)牽引變壓器容量與列車通過(guò)對(duì)數(shù)的關(guān)系
由于牽引變電所牽引變壓器容量的限制,列車通過(guò)對(duì)數(shù)增加,造成牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘。隴海線鄭州至潼關(guān)段每天通過(guò)的列車對(duì)數(shù)由原來(lái)的50多對(duì),增加到現(xiàn)在的100多對(duì),單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的列車對(duì)數(shù)(n)越大,牽引力(F)越大,牽引變電所輸出的電流(I)越大,造成牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘。
(5)牽引變壓器容量與線路坡度的關(guān)系
由于牽引變電所牽引變壓器容量的限制,線路坡度大,造成牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘。隴海線鄭州至潼關(guān)段觀音堂、三門(mén)峽牽引變電所供電區(qū)段內(nèi)線路坡度為千分之十八左右。線路的夾角越大,線路越長(zhǎng),列車牽引力的垂直分力(f1)越大、水平分力(f2)越大。垂直分力(f1)與水平分力(f2)的合力(F)越大。合力(F)越大,列車取流(I)越大,造成牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘。
三、解決電氣化鐵道牽引變電所牽引變壓器容量問(wèn)題的方法
(1)增大牽引變壓器的容量。
近年來(lái),列車牽引重量增加將近1倍,通過(guò)對(duì)數(shù)增加1倍,運(yùn)行速度增加將近2至3倍。考慮到列車將來(lái)提速到每小時(shí)200公里左右,列車通過(guò)對(duì)數(shù)不斷增加,遠(yuǎn)期鐵路高速客運(yùn)專線的建設(shè),青藏鐵路的開(kāi)通,未來(lái)青藏鐵路的復(fù)線建設(shè),亞歐大陸橋鐵路線的建設(shè),作為東西主干線的隴海鐵路,通過(guò)列車對(duì)數(shù)將會(huì)大幅度的增加。結(jié)合牽引變電所的大修,建議將隴海線鄭州至潼關(guān)段鞏縣、洛陽(yáng)東、觀音堂、三門(mén)峽牽引變電所原來(lái)兩臺(tái)4萬(wàn)千伏安牽引變壓器更換為兩臺(tái)8萬(wàn)千伏安牽引變壓器。將滎陽(yáng)、新安縣、義馬、陽(yáng)店、閿鄉(xiāng)、太要牽引變電所原來(lái)兩臺(tái)3.15萬(wàn)千伏安的牽引變壓器更換為兩臺(tái)6萬(wàn)千伏安的牽引變壓器。
(2)改變供電方式,提高供電臂的電壓水平。增加投資,通過(guò)設(shè)備大修將隴海線鄭州至潼關(guān)段電氣化鐵路的供電方式由原來(lái)的直接供電方式和帶吸回裝置的BT供電方式改建為帶自耦變壓器的AT供電方式,提高供電臂的電壓水平,改善牽引變壓器容量狀況。但是,由于AT供電方式的供電臂距離長(zhǎng),不可能全線停電檢修,影響設(shè)備檢修,反而影響了列車安全運(yùn)行,就目前來(lái)說(shuō),我國(guó)還不適宜AT供電方式的大面積推廣運(yùn)行。
(3)改變現(xiàn)有牽引變電所的布局,改變牽引變壓器容量狀況,提高大坡度地段牽引供電能力。觀音堂、三門(mén)峽牽引變電所供電范圍內(nèi)線路坡度大,牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘次數(shù)多,觀音堂牽引變電所位置不變,將三門(mén)峽牽引變電所搬遷至上交口車站,將陽(yáng)店?duì)恳冸娝徇w至三門(mén)峽西站,縮小大坡度線路區(qū)段供電臂的距離,減少牽引變電所過(guò)負(fù)荷跳閘次數(shù),保證越區(qū)供電時(shí)列車正常運(yùn)行,保證牽引供電設(shè)備的正常檢修。
(4)在線路大坡度地段的分區(qū)亭,加裝升壓變壓器,提高供電臂線路末端的電壓水平,改善牽引變壓器容量狀況。
(5)采用兩臺(tái)單相變壓器,改變變壓器的接線方式,改變牽引變壓器容量狀況。隴海線一些區(qū)段,一個(gè)供電臂的電壓超過(guò)29kV,而另一個(gè)供電臂的電壓卻低于22kV。采用單相變壓器對(duì)供電臂的電壓低、線路坡度大的供電臂,加大變壓器容量,提高變壓器的檔位;對(duì)供電臂的電壓高、線路坡度小的供電臂,減小變壓器容量,降低變壓器的檔位。對(duì)兩臺(tái)變壓器的接線方式,變壓器的一次側(cè)的首端一臺(tái)接A相,一臺(tái)接B相,變壓器的一次側(cè)的末端兩臺(tái)接C相;變壓器的二次側(cè)的首端一臺(tái)輸出A相,一臺(tái)輸出B相,變壓器的二次側(cè)的末端兩臺(tái)輸出C相接地。這相當(dāng)于牽引變壓器一二次側(cè)采用V型接線,可以減少負(fù)序電流對(duì)地方供電局系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的沖擊。另外,采用兩臺(tái)單相變壓器作為備用變壓器。
(6)對(duì)大的車站,大的編組場(chǎng)實(shí)行單獨(dú)供電,提高所在供電臂末端的電壓水平,解決所在車站上下行分段絕緣器由于電壓差大,引起的上下行分段絕緣器頻繁燒斷的現(xiàn)象,從而改善牽引變壓器容量狀況。
(7)調(diào)整斷路器過(guò)負(fù)荷的整定值,提高斷路器輸出電流的能力,減少斷路器過(guò)負(fù)荷跳閘次數(shù)。
(8)加強(qiáng)設(shè)備檢修,提高設(shè)備檢修水平。保證一臺(tái)牽引變壓器過(guò)負(fù)荷跳閘,另一臺(tái)牽引變壓器及時(shí)投入,縮短全所停電時(shí)間。
(9)結(jié)合線路改造,減小線路的坡度,減少牽引變電所過(guò)負(fù)荷次數(shù)。
(10)減少列車集中啟動(dòng),集中加速,均衡運(yùn)輸,控制同一供電臂上的列車對(duì)數(shù)。
 
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