【正文】 網(wǎng)絡(luò)變換電路圖 按圖 335 網(wǎng)孔 3 列 回路方程 I1 R11 ? I2 ? 1 =U (6) I2 R22 ? I1 ? 1 ? I3 ? 2 =0 (7) I3 R33 ? I2 ? 2 =0 (8) 解 8 式得 : 332222211 11RRRUI????? (9) 陸學(xué)文：直流牽引供電系統(tǒng)計(jì)算仿真 14 33222212 1RRII ???? (10) 33223 RII ?? (11) 由電路圖和上面式子可得出短路電流 ： Ik =I1 (12) 式中 U—— 牽引變電所母線電壓（Ｖ） 1? 、 2? 、 3? —— 牽引變電所內(nèi)阻（ ? ） R11= 211 RR ??? ； R22 = 4321 RR ??? ?? ； 653233 RRR ???? ?? 1R —— 接觸網(wǎng)電阻（ ? ）； 3R 、 R5 —— 接觸網(wǎng)電阻（上下行并聯(lián)） （ ? ） ； 2R 、 4R 、 6R —— 走行軌電阻（上 下行并聯(lián)） （ ? ） ； （ 2） 牽引網(wǎng)雙邊供電短路計(jì)算 1) 兩座牽引變電所正常雙邊供電。當(dāng)突然發(fā)生短路故障時(shí)，暫態(tài)初始時(shí)刻導(dǎo)體中電流傳播會(huì)產(chǎn)生集膚效應(yīng)，導(dǎo)體有效膚 深小，故使得暫態(tài)初始時(shí)刻電阻大、內(nèi)電感小，體現(xiàn)出故障初始時(shí)刻時(shí)間常數(shù)較小，但隨著時(shí)間的推移導(dǎo)體有效膚深逐漸變大，電阻逐漸減小而內(nèi)電感逐漸增大，時(shí)間常數(shù)也逐漸增大，集膚效應(yīng)對(duì)軌道電氣參數(shù)的暫態(tài)變化起主導(dǎo)作用，但是導(dǎo)體的集膚效應(yīng)阻抗同時(shí)又受到磁導(dǎo)率產(chǎn)的影響，而鐵磁材料的磁導(dǎo)率又與電流大小密切相關(guān)。 在輸電系統(tǒng)中線路的計(jì)算模型一般以四個(gè)參數(shù)描述 [7]: 。 陸學(xué)文：直流牽引供電系統(tǒng)計(jì)算仿真 10 Req+VsVdReqVsVd 圖 31 牽引變電所等效模型 1. 實(shí)例計(jì)算 ：設(shè) 系統(tǒng)一次側(cè)短路容量 100MVA，某軸向雙分裂式 12 脈波整流機(jī)組，額定容量 3450kVA，網(wǎng)側(cè)額定電壓 33kV，閥側(cè)額定電壓 1180kV，分裂變壓器穿越阻抗百分比 :8%，半穿越阻抗百分比 %。另外，供電系統(tǒng)運(yùn)行初期，接觸軌由整體絕緣支座固定在道床上，與接地扁銅之間絕緣良好。因此我們所說的地鐵供電系統(tǒng)發(fā)生故障主要是軌道短路故障，隨著機(jī)車位置的移動(dòng)，受電弓與接觸導(dǎo)線一直處于滑動(dòng)接觸狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間處于高 速摩擦、振動(dòng)等惡劣工作環(huán)境中。這類保護(hù)裝置中使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電器、重合閘繼電器等元器件，由于使用的元器件數(shù)量和品種很多，使得系統(tǒng)接線復(fù)雜，潛在故障點(diǎn)多，降低了整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠性。每一供電分區(qū)的接觸網(wǎng)只從一端的牽引變電所獲得電流，稱為單邊供電。供電距離過短，又使變電所的數(shù)目過多而不經(jīng)濟(jì)。由此引起的誤差就會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷的不平衡，從而引入諧波分量。其中采用的牽引整流機(jī)組，屬于非線性受電設(shè)備，電壓畸變的程度取決于整流裝置容量和電網(wǎng)容量的相對(duì)比值及供電系統(tǒng)對(duì)諧波頻率的阻抗。 當(dāng)一臺(tái)變壓器需要檢修時(shí)可以由另一臺(tái)單獨(dú)工作輸出 12 脈波直流電流。選擇兩組三相變壓器和整流器系統(tǒng)，使兩組變壓 器二次電壓之間相位相差 030 ，其直流電壓脈沖分量的相位角也相差 030 ，將兩組橋式整流器輸出并聯(lián)運(yùn)行，即可實(shí)現(xiàn)將三相交流電源整流輸出 12 脈波直流的目的。牽引供電系統(tǒng)的主要組成部分有牽引變電所和牽引網(wǎng) [4]。另外由于城市內(nèi)的軌道交通，供電線路都處在城市建筑群之間，供電電壓不宜太高，以確保安全。最后對(duì)考慮相鄰變電站影響的正常雙邊供電進(jìn)行了舉例計(jì)算。目前，地鐵供電保護(hù)設(shè)備基本上都是引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，還需要需要自主研發(fā)，如直流開關(guān)柜內(nèi)的直流快速斷路器、微機(jī)保護(hù)監(jiān)控單元等 [4]。文獻(xiàn) [14]采用了將牽引網(wǎng)軌道等效為等周長(zhǎng)的圓柱體的方法，得出了軌道暫態(tài)電阻及電感。為了提高直流供電的電能質(zhì)量，降低直流電源的脈動(dòng)量，通常采取 多脈波整流方法，早期采用六脈波、十二脈波整流，到現(xiàn)在趨向于二十四脈波整流。文章最后對(duì)現(xiàn)在地鐵使用 的保護(hù)原理和相互配合方式進(jìn)行了闡述。上述各種保護(hù)的實(shí)現(xiàn)都必須先經(jīng)過整定計(jì)算來進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，而整定計(jì)算是建立在直流系統(tǒng)短路計(jì)算的基礎(chǔ)上，所以對(duì)直流供電系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算分析具有重大意義。 .....................................................................43 直流雙邊聯(lián)跳保護(hù)。 關(guān)鍵詞：直流供電系統(tǒng)；地鐵； 24 脈波整流；短路故障仿真；直流保護(hù)；電流上升率；電流增量 Abstract 2 DC traction power supply system simulation Abstract In the development of urban rail transit to flourish today, a higher demand for security and stability of the urban rail DC traction power supply system is an important part of the urban rail transport, the safety and reliability of supply to the normal operation of the guarantee of urban rail transit and Calculation of Short— circuit fault for urban rail transit was used to improve the ability of safe peration of traction power supply system and was the basis for protection and control technology. First,In this paper, traction substations, Traction Network, DC protection system, the three most position and structure was analyzed。 其次，本文對(duì)不同短路故障作了仿真分析。 首先，本文對(duì)牽引變電所、牽引網(wǎng)、直流保護(hù)系統(tǒng)這三大部分的組成與結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析；根據(jù)城市軌道交通的特點(diǎn)對(duì)牽引變壓器和牽引網(wǎng)的參數(shù)進(jìn)行了分析計(jì)算，并建立了單邊供電和雙邊供電方式下的等效電路模型，給出了不同供 電方式下的穩(wěn)態(tài)電流計(jì)算公式和計(jì)算實(shí)例。 最后文章結(jié)合地鐵的實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)采用直線牽引電機(jī)的地鐵機(jī)車啟動(dòng)的暫態(tài)電流和電機(jī)沖擊電流加以仿真分析，結(jié)合給出的大電流脫扣保護(hù)與 di/dt+△ I 保護(hù)這兩種主 保護(hù)的整定原則，對(duì)大電流脫扣保護(hù)與 di/dt+△ I 保護(hù)參數(shù)予以整定計(jì)算，并對(duì)部分保護(hù)的配合使用作了分析。 Current incremental protection 目錄 2 目錄 第 1 章 緒 論 ............................................................................................... 1 課題研究的背景及意義 ....................................................................... 1 課題研究現(xiàn)狀 ...................................................................................... 1 本文主要研究?jī)?nèi)容 ............................................................................... 2 第 2 章 直流牽引供電系統(tǒng) ............................................................................... 4 牽引變電所 ........................................................................................... 5 6脈波整流電路 ........................................................................ 5 12脈波整流電路 ....................................................................... 5 24脈波整流電路 ....................................................................... 6 直流牽引供電系統(tǒng)諧波分析 ..................................................... 6 牽引網(wǎng) .................................................................................................. 7 直流供電保護(hù)系統(tǒng) ................................................................................ 8 本章小結(jié) .............................................................................................. 8 第 3 章 直流短路計(jì)算 ...................................................................................... 9 直流短路介紹 ....................................................................................... 9 參數(shù)計(jì)算 ............................................................................................... 9 .................................................................................. 9 .................................................................................10 短路電流計(jì)算 ...................................................................................... 11 ............................................................................. 11 .............................................................................18 目錄 3 本章小結(jié) .............................................................................................18 第 4 章 直流短路故障仿真模型 ......................................................................19 12 脈波牽引整流供電電路仿真模型 ...............................................19 12