电力牵引 篇1
1 牵引变压器模型
牵引变电所的作用是将三相交流电变换成单相, 再供给牵引网和电力机车。我国电气化铁路牵引变电站大多采用专用的牵引变压器将三相电力系统的电能传输给2个各自带负荷的单相牵引线路, 这2个单相牵引线路分别给上下行的电力机车供电。电气化铁道通过牵引变电所高压侧从供电系统受电, 通过低压侧向馈电臂送电, 各馈电臂下的各台运行电力机车的谐波电流汇总到牵引变电所再注入供电系统。线路电压三相侧一般为110 k V, 两相侧 (即牵引线路对轨道电压) 为25 k V。
在我国电气化铁道上得到广泛应用的变压器有Scott接线变压器和阻抗匹配平衡变压器等。Scott接线变压器属于能完成三相—两相变换的平衡变压器, 用于我国的电气化铁道已有近20年历史, 因此这里以它为例进行建模。
斯考特 (Scott) 接线的变压器可看作是由2个单相变压器构成, 可以采用单铁心结构, 亦可采用双铁心结构, 其接线如图1所示。将1台变压器1次绕组的末端联结到另1台变压器1次绕组的中央, 便可组成T形联结的三相一次绕组, 这样联结的2台单相变压器便可用作三相变两相的变压器。这2台单相变压器, 前者称为梯塞 (Teaser) 变压器, 简称为梯变或T变, 后者称为主 (Main) 变压器, 简称为主变或M变[1]。
从三相两相变换角度也可把2个二次绕组分别称为β相与α相。目前我国电气化铁道所用的Scott接线变压器一般采用全绝缘式线圈, 一次侧中性点O (位于绕组AD的2/3处) 不抽出。A、B、C 3个一次侧端子接110 k V三相电网, 一次绕组BC的额定电压为110 k V, 绕组AD的额定电压为110/2 k V。2个二次绕组的额定电压均为25 k V, 用于向25 k V的牵引网供电。
当一次侧施加三相对称电压时, 如果二次侧两相负载大小相等、功率因数相等, 则二次侧两端口电压保持大小相等、相位相差90°, 此时一次侧三相电流亦对称, 从而实现了三相到两相的对称变换。
2 电力机车模型
本文以SS6B型电力机车为代表研究交直型电力机车。该型电力机车电传动系统采用标准化的不对称三段半控桥整流电路实施相控调压, 实现了恒流准恒速控制的牵引调速特性。同时设有功率因数补偿装置, 利用谐振原理重点对三次谐波分量进行吸收, 使机车网侧电源获得较高的功率因数和较小的谐波干扰电流。
牵引电动机供电方式是采用转向架独立供电方式, 即1个转向架与3台牵引电动机并联, 由1台主整流器供电。全车2个三轴转向架, 具有2台独立的无级调压相控主整流器[2]。为实现转向架独立控制方式, 每台机车采用2套独立的整流调压电路, 分别向相应的转向架供电。图2为SS6B型电力机车一个转向架供电的不等分三段半控整流桥的主电路图。
在半相控整流控制方式及大电感带反电动势负载时, 晶闸管整流输出电压Ud的平均值为:
式中, U2为机车主变压器二次侧电压的有效值;α为整流电路晶闸管的触发角, 0°≤α≤180°。
3 基于倍频旋转变换的谐波测量方法
基于倍频旋转变换的谐波测量方法, 首先通过基波分离电路检测基波, 再按谐波次数的顺序, 逐步分离各次谐波。该方法的改进之处是可以同时检测出某一频率的正序谐波和负序谐波, 基于倍频旋转变换的谐波测量方法的基本原理如图3所示[3]。
假设已分离出基波和前面m-1次谐波, 剩下所有的谐波为[ia∑m ib∑mic∑m]T。它由2个部分组成:
第m次谐波电流[iamibmicm]T以及第m+1次及以上各次谐波电流的总和[ia∑ (m+1) ib∑ (m+1) ic∑ (m+1) ]T。还需将第m次谐波电流检测出来。首先将谐波电流总和[ia∑mib∑mic∑m]T变换为α-β坐标系中的向量, 如下所示:
然后进行m倍频旋转变换, 即将虚拟单位正序电压向量和虚拟单位负序电压向量变换为:
再对第m次谐波检测中的瞬时有功功率和瞬时无功功率进行低通滤波, 滤除其中的谐波分量, 则可以得到瞬时有功功率和瞬时无功功率中的正序直流分量和负序直流分量。然后就可以求出第m次谐波电流的正序向量和负序向量, 分别为:
反变换可以得到a、b、c三相第m次谐波的正序电流和负序电流, 分别为:
最后得到第m+1及以上次谐波电流的总和, 即:
将所求得的第m+1次及以上各次谐波电流总和[ia∑ (m+1) ib∑ (m+1) ic∑ (m+1) ]T作为下一次谐波检测的输入向量, 即可求出第m+1次谐波电流的正序分量[ia (m+1) 1ib (m+1) 1ic (m+1) 1]T、负序分量[ia (m+1) 2ib (m+1) 2ic (m+1) 2]T以及第m+2次及以上各次谐波电流的总和[ia∑ (m+2) ib∑ (m+2) ic∑ (m+2) ]T。依此类推, 就可以求出各次谐波电流的正序分量和负序分量。
采用谐波含有率 (Harmonic Ration, HR) 作为波形畸变的指标。第h次谐波分量的有效值 (或幅值) 与基波分量的有效值 (或幅值) 之比, 即第h次谐波电流含有率为:
4 结语
(1) 建立了电力牵引系统中的牵引变压器和电力机车的基本模型。 (2) 在瞬时无功功率的理论基础上, 介绍了基于倍频旋转变换的谐波测量方法。 (3) 为后续电力牵引系统仿真模型建立和谐波测量分析研究提供指导作用。 (4) 本文的研究成果对于电力牵引系统的谐波分析以及改善措施的采取具有重要的参考价值。
摘要：针对电力牵引系统中因采用大功率整流电路对电网产生各次谐波的影响, 建立电力牵引物理模型, 提出了采用倍频旋转变换来测量其各次谐波的含量的方法, 为电网谐波治理及提高电力系统电能质量提供参考借鉴。
关键词：电力牵引系统,谐波电流,倍频旋转变换法
参考文献
[1]张一工, 肖湘宁.现代电力电子技术原理与应用.北京:科学出版社, 1999
[2]吴命利, 范瑜, 辛成山.Scott接线牵引变压器运行特性与等值模型研究[J].电工技术学报, 2003, 18 (4) :75～80
[3]刘凤, 李群湛.SS6型电力机车仿真模型建立及谐波电流分析[J].西北电力技术, 2005, 6 (9) :68～75
电力牵引 篇2
关键词：课程建设,变流技术,项目课程
《电力牵引与变流技术》是动车组技术专业很重要的一门专业必修课, 是教、学、做一体化的学习领域课程。通过本课程的学习, 能使学生掌握电力电子技术的基本形式, 掌握动车组牵引与变流电路的基本原理及应用, 掌握动车组牵引与传动部分的设计、调试、应用和维护方法, 在动车组技术专业培养中具有重要作用。
一、建设思路梳理
在建设动车组技术专业《电力牵引与变流技术》课程时, 时刻坚持本课程建设的基本思路:“以职业活动的工作任务为依据, 以项目与任务作为能力训练的载体, 以‘教、学、做一体化’为训练模式, 用任务达成度来考核技能掌握程度。”采用“专业教师+行业人员”的模式开发课程。以行业人员为主提供岗位的工作任务, 以专业教师为主来进行课程内容的整合与细化, 双方共同完成教学计划、项目内容、教学模式的制定以及授课等[1]。根据课程建设的理论, 需对《电力牵引与变流技术》课程进行目标需求分析和学习需求分析, 这样才能制定出课程的教学目标、教学内容、评价体系等。在课程建设初期, 通过行业市场需求调研, 我们发现, 在整个行业里, 对企业员工的要求不仅要具备一定的理论知识, 更要求具有很强的动手能力, 尤其是我们高职毕业的学生, 大都是从一线做起, 能够在实际操作的过程中提高自己, 并在实践中具备创新意识, 定能在本职岗位中做到出色。
二、课程内容设计
本课程以动车组技术专业学生在工业企业单位就业为导向, 在进行行业实际工作情况和岗位调查, 并与行业技术专家对工作岗位分析的基础上, 共同制订了本课程的典型项目;在项目的基础上找到具有工作情景的多个训练任务, 并对每个任务明确各项任务的要求等, 突出了工学结合与职业素质的培养, 满足学生职业生涯发展的需要。
三、项目教学设计
在项目课程实施的过程中, 为了突出工学结合与职业素质的培养, 满足学生职业生涯发展的需要。每个项目都安排有以下几方面的内容: (1) 项目内容; (2) 学习目标; (3) 任务描述; (4) 任务目标; (5) 相关理论知识; (6) 任务实施; (7) 问题研讨; (8) 知识拓展。其中, 任务实施过程中, 做到“教、学、做”一体, 让学生在完成课程内容的同时, 也相当于完成了对应岗位的工作任务。
下面以项目5中的“任务2直流斩波器电路的设计”为例, 阐述一下项目任务实施的过程:
四、保障体系建设
首先, 师资队伍建设方面。以项目为导向的课程, 教师不再单单是知识的传授者, 还应该是学生学习知识的引导者和学生学习过程的组织者。《电力牵引与变流技术》课程组老师由专职教师与兼职教师两部分组成。专职教师全部具有研究生学历, 并积极与相关企业合作, 积极参加国内外进修学习, 增强自己的实践经验和创新能力。兼职教师都是来自相关企业的行业专家和技术能手。最终形成一支双师结构突出, 学历结构、专拣比例、年龄结构、职称结构合理的高素质师资队伍。能够及时把握住技术前沿, 并应用到教学中去, 为培养高素质的技能型人才提供了有力保障。其次, 教材建设方面。企业专家与资深专业教师共同合作, 紧密联系生产实际, 整合电力电子技术和电力牵引技术, 结合动车组技术专业的培养目标, 课程组教师们编写出具有高职特色的动车组技术专业项目化校本教材———《电力牵引与变流技术》。整个教材的编写, 凝聚了课程组全部教师的经验和智慧。实践证明, 校本教材的使用, 提高了教学质量。
五、结束语
牵引电力电缆故障分析 篇3
摘 要：随着国家加大对基础能源设施的投资，两网改造的完成，运行电缆的数量已急剧增加，城市化的快速发展带来建设项目的大量增加，引起电缆故障大大增加，运行单位给用户的承诺要求快速解决故障，保证供电。而市场上现有的电力电缆的故障测试仪器，尽管品种较多，但均显笨、大、繁，操作不方便，难以快速掌握。因此，为解决现场故障查找难题，本文重点就牵引电力电缆故障进行了分析和探究，以满足现场故障检测快速恢复供电之急需。
关键词：电气化铁路；电气电缆；故障电流
电力电缆是电网中至关重要的组成部分，对电网的安全运行意义重大，与人们日常生活和工业生产息息相关。因此，相关工作中必须认真研究造成电力电缆故障的常见因素，了解电力电缆故障的基本类型，努力掌握好电力电缆故障的各种检测方式，有效采取绝缘电阻测量、直流耐压试验和泄漏电流的测量等电力电缆故障的预防测量措施，从而有效减少电力电缆故障发生率，促进电网的安全与稳定。本文着重介绍牵引电力电缆故障测试技术方法与基本原理。
一、电力电缆故障原因分析
电缆出现外力损伤的原因主要是施工机械如挖掘机、推土机、载重汽车等直接损坏电缆，从而造成故障发生短路跳闸或伤及绝缘而留下事故的隐患。由于铁路正处于快速发展的阶段，新线建设及改造施工现场比比皆是，尤其是临近既有线施工很容易发生外力损伤类型的电缆故障或隐患。实际运行中显示，普速铁路发生外力损伤型电缆故障相对较多。电缆施工质量问题主要有两方面：一是外部环境因素，主要包括电缆埋设过浅，导致电缆外露没有保护；弯曲半径过小；电缆沟内杂物积水过多；电缆敷设过程中外皮划损留下的隐患等；二是制作技术水平，主要包括电缆头附件安装不符合工艺要求；电缆头制作时没有达到规定标准。根据运行经验，高速铁路因施工质量问题引发的电缆故障较多，尤其是外护套破损（隐患）导致电缆故障尤为突出。电缆运行问题，用户的过负荷用电会造成电缆绝缘枯干、脆化，使电缆绝缘强度降低、表面温度过高，会造成电缆故障，严重情况下可能引起火灾。
二、电力电缆故障测寻方法
（一）电桥法
在电缆线路测试端，将良好相和故障相导体分别作为电桥的两个桥臂接在测试仪器上，将另一端两相导体跨接以构成回路。调节电桥，当电桥平衡时，对应桥臂电阻乘积相等，而作为电桥两个桥臂的电缆导体的电阻值与其长度成正比，于是可把电缆导体电阻之比转换为电缆长度之比，根据电桥上可调电阻和标准电阻数值，即可计算出电缆故障点初测距离。主要用于电阻值在100kΩ以下的单相、两相、三相以及相间短路（接地）故障。一般不宜用于测试高阻和闪络故障。由于电桥法主要根据现场电压表和电阻比人工计算电缆故障距离，其准确度不高，因此只能局限在一定范围内使用。
（二）脉冲法
脉冲法是应用脉冲波技术进行电缆故障测距的方法。其中又分为低压脉冲反射法、直流高压闪络测试法、冲击高压闪络测试法三种。低压脉冲法工作原理为，在测试端注入低压脉冲波，脉冲波沿电缆传播到故障点产生反射再回送到测试仪器，一起记录了发射波脉冲波与反射脉冲波的时间间隔Δt，已知脉冲波在电缆中传播速度V，即可计算出故障点距离。直闪法工作原理为，在测试端对电缆线路故障相施加直流电压，当电压升到一定值时，故障点发生闪络放电，利用闪络放电产生的脉冲波及其反射波在一起上的记录的时间间隔Δt，从而、计算出故障点距离。在实际工作过程中我们发现，在铁路电力系统的电缆故障总体来说主要为高电阻故障和低电阻故障。脉冲法中的低压脉冲法和冲闪法在解决低阻、高阻电缆故障中，精确度高，不受人工因素的影响，所以成为电力电缆故障测寻的主要应用方法。
三、高速铁路电力电缆故障测寻
2014年5月17日，某配电所电源线路故障跳闸，经分析测量判定为电源进线电缆故障，两相短路。通过故障智能定位仪系统测出故障点距电缆终端头处341m。因资料缺失，只能凭老职工指认电缆路径，无法准确进行路径定位。通过声磁同步法对疑似区段进线探测，在一处电缆中间发现放电声音。取出电缆，发现冷缩头处外绝缘有破口现象。在此处截断，再次对所内终端至截断处进行测试，结果显示，此段电缆全长383m，故障点仍为341m。使用路径探测仪及测距轮倒查42m，取出电缆，确认此处为故障点。故障分析为电缆在341m处线芯粘黏导致两相短路，但外绝缘层无破损，在使用二次脉冲法对故障点进行冲击时没有击穿，因为故障点无放电声或是声音过小，未能通过收听仪辨别出，同时在383m外绝缘处存在破口，形成放电声响，干扰了精确定位。电力电缆故障查找是一项技术性与经验性都比较强的工作。长期以来，测试人员所掌握的探测技术与测试经验都是从现场实际测试中获得的。然而，对一个供电部门的检修人员来说，其所管辖范围的电缆故障数量有限，从实际工作中获取故障查找技术与经验的机会不多，要想全面掌握电缆故障查找这门技术并拥有丰富的经验需要长期从事一线工作的积累和不断与同行进行切磋研究。我们要在工作中善于思考，勤于总结，不断积累工作经验，这样才能够找到排除故障的有效途径。
四、结束语
铁路电力牵引的安全可靠运行关系民生和国家的和谐发展，对电力故障的诊断以及在现监测、专家状态评估等课题的进一步深入研究势在必行。在线监测技术的开发刻不容缓。针对电缆的故障预防，出现故障快速测定故障距离，快速抢修，降低输电线路的故障率。所以要把电力电缆在线监测和诊断以及故障测距，后台专家实时系统等联合起来，共同保证电力系统的可靠性运行。此外，技术人员还要做好电缆径路走向图的编制和电缆中间位置的标记，为日后查找电缆故障提前打好基础。一旦发生电缆故障，我们应充分利用先进的电缆故障探测仪，结合日常积累的方法和经验，快速找到故障点，及时组织抢修处理并快速恢复
送电。
参考文献：
[1]张金平.10kV电力电缆施工故障案例分析[J].科技与企业，2014.
电力、牵引供电专业工程师 篇4
1．贯彻国家和铁道部的有关工程建设的方针政策、法规和规定；参与制订本指挥部有关规章、制度、办法和工作标准、实施细则。
2．做好电力、牵引供电专业施工图审核、技术交底工作。
3．负责监督电力、牵引供电专业设计进度，督促设计单位做好优化设计工作。
4、负责组织编制电力、牵引供电专业指导性施工组织设计，审查施工单位实施性施工组织设计；审查重大施工方案；根据技术标准和规范，参加制定或审查施工细则、相关施工工艺、工序。
5．负责组织电力、牵引供电专业施工前的技术交底工作，参加重大技术方案、重大技术问题、主要设备及系统选型的研究审查工作。
6．落实电力、牵引供电专业施工计划；负责工程进度和质量安全控制，及时协调处理工程建设中的有关问题。
7．做好电力、牵引供电专业验工计价工作，参加变更设计管理工作，初审Ⅱ类设计变更单，负责Ⅰ类变更设计的资料整理、上报。
8．做好电力、牵引供电专业工程设计文件、图纸和技术资料的移交归档工作。
9．及时收集工程信息，定期对电力、牵引供电专业工程的建设情况分析总结。
10．参加单位工程验收，组织抽查施工单位检验批、分项、分部、单位工程验收（情况）资料。
11．参与编制工程竣工文件和工程总结以及竣工验收交接工作。