高速铁路牵引变压器典型负荷曲线与容量优化研究

论文摘要

针对高速铁路牵引供电系统来说,牵引变压器安装容量大,主要负载为交直交型电力机车,具有功率大、速度高、功率因数高等特点,这对电气化铁路所需的大量电气设备,尤其是牵引变压器提出了更高的要求。同时,牵引负荷的波动性使得牵引变压器必须具有高过载能力,为了节省牵引变压器容量,提高牵引变压器的容量利用率,研究能够准确反映实际牵引负荷过程的典型负荷曲线,并在此基础上进行温升计算和寿命损失分析,具有重要的现实意义。本文在实际的高速铁路AT供电方式牵引网数据基础上,建立了全并联复线AT牵引供电系统仿真模型,研究牵引网正常运行时负荷在牵引变压器绕组的分配情况,从而得到不同行车密度下牵引变压器典型负荷曲线。通过对郑西客运专线实测牵引负荷曲线的分析,验证了本文所采用的仿真模型具有较高的可信度。本文对比分析了IEC和IEEE标准中关于变压器寿命损失的计算方法,对牵引变压器典型负荷曲线和郑西客运专线实测负荷曲线进行温升和寿命损失分析,讨论各种行车密度下牵引负荷对变压器温升和寿命损失的影响。同时,以高速铁路牵引变压器绕组温升和寿命损失为约束条件,对牵引变压器容量进行优化,分析牵引变压器寿命损失与绕组温升值的匹配问题,以及牵引变压器安装容量与实际负荷的匹配问题,使高速铁路牵引变压器容量的选择有据可依。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究的意义
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 高速铁路牵引供电系统
• 2.1 高速铁路牵引供电系统概况
• 2.1.1 牵引供电系统结构
• 2.1.2 牵引供电系统主变压器接线形式
• 2.2 牵引供电系统负荷特性
• 2.2.1 普速电气化铁路牵引负荷特性
• 2.2.2 高速电气化铁路牵引负荷特性
• 2.3 我国现有高速铁路牵引供电系统概况
• 2.4 本章小结
• 第3章 高速铁路牵引变压器典型负荷曲线
• 3.1 全并联AT牵引供电系统仿真模型
• 3.1.1 牵引变压器仿真模型
• 3.1.2 自耦变压器仿真模型
• 3.1.3 牵引网仿真模型
• 3.1.4 电力机车模型
• 3.2 高速铁路牵引变压器典型负荷曲线
• 3.2.1 列车追踪时间大于6min
• 3.2.2 列车追踪时间为3min
• 3.3 高速铁路牵引变压器典型负荷曲线实例分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 牵引变压器温升和寿命损失计算
• 4.1 牵引变压器温升计算模型
• 4.1.1 变压器的稳定温升计算
• 4.1.2 变压器的暂态温升计算
• 4.2 牵引变压器寿命损失计算模型
• 4.2.1 IEC标准变压器寿命损失计算
• 4.2.2 IEEE标准变压器寿命损失计算
• 4.3 典型负荷曲线的温升和寿命损失计算
• 4.3.1 列车追踪时间大于6min
• 4.3.2 列车追踪时间为3min
• 4.4 高速铁路牵引变压器温升和寿命损失实例分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于温升效应的牵引变压器容量优化
• 5.1 牵引变压器容量优化方式
• 5.2 基于典型负荷曲线的牵引变压器容量优化
• 5.3 基于实测负荷曲线的牵引变压器容量优化
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研实践