• ISSN 0258-2724
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城轨交流供电系统极限供电距离分析

张丽艳 杨亮辉 韩笃硕

张丽艳, 杨亮辉, 韩笃硕. 城轨交流供电系统极限供电距离分析[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(4): 698-705. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200059
引用本文: 张丽艳, 杨亮辉, 韩笃硕. 城轨交流供电系统极限供电距离分析[J]. 西南交通大学学报, 2021, 56(4): 698-705. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200059
ZHANG Liyan, YANG Lianghui, HAN Dushuo. Analysis on Extreme Distance of Power Supply for Urban Rail AC Power Supply System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(4): 698-705. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200059
Citation: ZHANG Liyan, YANG Lianghui, HAN Dushuo. Analysis on Extreme Distance of Power Supply for Urban Rail AC Power Supply System[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2021, 56(4): 698-705. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200059

城轨交流供电系统极限供电距离分析

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200059
基金项目: 国家自然科学基金(51877182);四川省科技计划(2020YJ0011);电气化铁路牵引变电所双边贯通供电试验(SY2020G001)
详细信息
    作者简介:

    张丽艳(1979—),女,讲师,博士,研究方向为牵引供电理论与电能质量分析,E-mail:xphfy@home.swjtu.edu.cn

Analysis on Extreme Distance of Power Supply for Urban Rail AC Power Supply System

  • 摘要: 供电距离是衡量一个牵引系统供电能力的重要指标,对系统的稳定、经济运行具有现实影响. 城轨交流供电系统采用电缆结构的牵引网,具有稳定、大容量输电的突出特点,因此量化研究该系统供电距离具有重要意义,本文从理论推导的角度对系统极限供电距离进行分析,根据系统的电路拓扑特点,理论推导系统牵引网阻抗、单车多车时牵引网电压损失、钢轨电位. 首先从牵引网采用架空线与电缆时的自然功率对比,推算采用不同截面积电缆时系统的极限供电距离;其次以系统高峰工况时的电压损失作为限制条件,分析系统极限供电距离;最后以既有电气化铁路标准对钢轨电位规定的限值作为限制条件,分析系统最大短回路区间长度. 系统仿真结果表明:城轨交流供电系统最大单区间供电长度可达9.31 km,主变电所位于线路中间位置时,系统极限供电距离可达84.22 km.

     

  • 图 1  城轨交流供电系统

    Figure 1.  Urban rail AC traction power supply system

    图 2  城轨交流供电系统长、短回路示意

    Figure 2.  Long and short circuit of AC power supply system in city rail

    图 3  高峰工况电压损失确定系统供电距离的流程

    Figure 3.  Process of determining power supply distance during peak operating voltage loss

    图 4  单牵引所与单负荷系统钢轨电位

    Figure 4.  Rail potential of single traction station and single load system

    图 5  城轨交流供电系统短回路钢轨电位

    Figure 5.  Potential distribution of short-circuit rails in urban rail AC power supply system

    图 6  电缆结构与排列方式

    Figure 6.  Cable structure and arrangement

    图 7  波阻抗比值走势

    Figure 7.  Wave impedance ratio chart

    图 8  城轨交流供电系统长、短回路阻抗

    Figure 8.  Long- and short-circuit impedance diagram of urban rail AC power supply system

    图 9  高峰工况系统电压损失变化曲线

    Figure 9.  System voltage loss curve during peak working conditions

    图 10  短回路区间钢轨电位变化

    Figure 10.  Rail potential curve in short circuit section

    表  1  电缆参数

    Table  1.   Cable parameters

    截面/mm2电容/(× 10−7 F•km−1电感/(mH•km−1
    3002.072.28
    4002.292.25
    5002.532.22
    6302.762.21
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    表  2  与电缆对应架空线参数

    Table  2.   Corresponding overhead line parameters

    截面/mm2电容/(mF•km−1电感/(mH•km−1
    3007.932.29
    4008112.26
    5008.252.24
    6308.402.22
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    表  3  电缆与对应架空线波阻抗对比

    Table  3.   Wave impedance comparison between cable and corresponding overhead line Ω

    截面积/mm2电缆裸导线
    300105.5537.4
    400100.2527.9
    50093.3521.1
    63089.3515.0
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    表  4  系统牵引网阻抗与互阻抗参数

    Table  4.   Traction network impedance andmutual impedance parameters

    类型阻抗/(Ω•km−1
    ZF = ZR0.108 + i0.717
    ZFR0.049 + i0.563
    ZC0.196 + i0.764
    ZT0.117 + i0.555
    ZCT0.049 + i0.313
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    表  5  电缆截面积变化时系统单边极限供电距离

    Table  5.   System power supply distance when cable cross-sectional area changes

    电缆截面/mm2300400500630
    供电距离/km41.5341.7541.9142.11
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  • 李群湛. 城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J]. 西南交通大学学报,2015,50(2): 199-207. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.02.001

    LI Qunzhan. Industrial frequency single-phase AC traction power supply system and its key technologies for urban rail transit[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2015, 50(2): 199-207. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2015.02.001
    刘政. 城市轨道交流牵引供电系统供电技术研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2018.
    李玉光. 城市轨道交通交流供电方案探讨[D]. 成都: 西南交通大学, 2017.
    王延青. 城市轨道牵引与电力混合式主变电所方案研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2018.
    岳新华. 城市轨道交通交流供电系统钢轨电位研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2018.
    康·古·马克瓦尔特. 电气化铁路供电[M]. 袁则富, 何其光, 译. 峨眉山: 西南交通大学出版社, 1989.
    于松伟, 杨兴山, 韩连祥, 等. 城市轨道交通供电系统设计原理与应用[M]. 成都: 西南交通大学出版社, 2008.
    李群湛, 贺建闽. 牵引供电系统分析[M]. 2版. 成都: 西南交通大学出版社, 2010.
    黄德胜. 地下铁道供电[M]. 北京: 中国电力出版社, 2010.
    张友鹏,张耀,范小楷,等. 干旱地区电气化铁路的钢轨电位限制方案[J]. 电网技术,2013,37(2): 533-538.

    ZHANG Youpeng, ZHANG Yao, FAN Xiaokai, et al. Measures to restrict steel rail potential of electrified railway in arid regions[J]. Power System Technology, 2013, 37(2): 533-538.
    雷栋. 高速电气化铁路牵引回流及钢轨电位特性研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2010.
    米泽辉. AT供电系统轨地电位与降低措施研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2013.
    邢晓乾. 带加强线的全并联直接供电技术的研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2011.
    熊骜寒. 高速铁路不同路段综合接地系统钢轨电位与地表电位分析[D]. 成都: 西南交通大学, 2017.
    魏巍. 含综合地线的牵引供电系统建模与仿真[D]. 成都: 西南交通大学, 2017.
    《中国电力百科全书》编辑委员会. 中国电力百科全书: 公用电网卷[M]. 北京: 中国电力出版社, 1995: 309-310.
    邱关源. 电路: 下册[M]. 3版. 北京: 高等教育出版社, 1989: 185-198.
    郭鑫鑫. 电气化铁路电缆牵引网研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2016.
    李群湛,易东,贺建闽. 交流电气化铁路牵引电缆供电分析[J]. 西南交通大学学报,2013,48(1): 81-87. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2013.01.013

    LI Qunzhan, YI Dong, HE Jianmin. Power supply capacity of traction cable for AC electrified railway[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2013, 48(1): 81-87. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2013.01.013
    李群湛. 论新一代牵引供电系统及其关键技术[J]. 西南交通大学学报,2014,49(4): 559-568. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2014.04.001

    LI Qunzhan. On new generation traction power supply system and its key technologies for electrification railway[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2014, 49(4): 559-568. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2014.04.001
    中华人民共和国住房和城乡建设部, 国家质量监督检验检疫总局. 66 kV及以下架空电力线路设计规范: GB 50061—2010[S]. 北京: 中国计划出版社, 2010.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-02-21
  • 修回日期:  2020-06-20
  • 网络出版日期:  2020-08-24
  • 刊出日期:  2021-08-15

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