电力牵引接触网的载流容量

式中 U——牵引供电网的额定电压;

cos——牵引供电网中的功率因数平均值。

为了估算最大负荷小时内特定时段的负荷峰值，相应于λ_dd值的峰值取自表11.1，该表是基于常规分布函数F(λ_dd)=(T-t)/t与T=1h的关系上的，可用下列例题进行说明。

例题： 一重载供电臂的平均年线路负荷为P_j＝3MW，该供电臂的峰值负荷电流是多少? (电压U=25kV、 cos＝0.83)

从图11.2和图11.5中可得vp=0.58、cd=1.36和ch=1.86，利用这些数值，能算出：

—运用等式 (11.10) 算出负荷电流的年平均值

I_j＝3000kW/(25kV·0.83) =145A

—运用式 (11.11) 算出全年内发生的最大日平均值

I_dmax＝1.36·145A=197A

—运用等式 (11.11) 算出全年内发生最大负荷的一日内最大小时平均值

I_hmax＝1.36·1.86·145A=367A

运用等式 (11.6)、式 (11.9) 和表11.1，可以推算出：

—由于(60-3)/60=0.95和λ_dd＝1.645及v_p＝0.58，全年内最大3min峰值是

I_3min＝367A·(1+1.645·0.58) =717A

—由于(3600-10)/3600=0.9972和λ_dd＝2.77，最大10s峰值是

I_10s＝367A·(1+2.77·0.58) =957A

—由于 (3600-1)/3600=0.997和λ_dd＝3.44，最大1s峰值是

I_1s＝367A·(1+3.44·0.58)=1099A

如同过去解释过的那样，确定牵引功率负荷的主要数值是连续负荷特性曲线，即极限值概率1-F(λ_dd) 被超出时的情况。按照用来计算这些负荷的规则，在一基准周期T内特定时段发生的负荷值，依照幅值大小从最大值开始进行分类，如图11.3所示。然而在现实中，各个峰值负荷周期之间会存在较低负荷时段，所以引起设备在运行中发热的负荷要低于用此法计算出来的负荷。

11.1.1.3 高速铁路线和重载铁路线

高速铁路线和重载铁路线，即列车间隔短的地下和大都市铁路线，具有的电力牵引负荷特性和那些一般铁路运输完全不同。这类铁路的特点在于对接触网设施、供电点和变电所来说会出现脉冲式负荷。研究表明，高速铁路线的特定能量需求可高达1～1.3MW/km，而重载铁路线甚至可高达1.7～2.5MW/km，这两种情况对双线铁路都是有效的 [11.4]。

图11.6示出一高速铁路线上变电所供电分区段中的负荷电流情况。高速列车在受电弓滑板上汲取的牵引电流是1130A，它们按恒定速度330km/h行驶。左侧表示的接触网电流图形是指所有列车以6min间隔行驶在某一方向，而行驶在另一方向的列车其间隔时间为7min。右侧表示间隔在14～15min时的相应负荷电流曲线。

根据i(t) 显示的电流要对架空接触网线路的热应力进行精确计算是相当费力的。

图11.6 当高速列车汲取牵引电流1130A，运行速度恒定为330km/h时的变电所两分支线路中的负荷电流 [11.4]

a) 供电给馈线1时计算出的i(t)与时间关系模式;

b) 供电给馈线2时计算出的i(t)与时间关系模式;

c) 以时间衡量的这些电流的等效连续负荷曲线

在下面讨论中，对时间衡量等效连续负荷曲线的模拟，第一次被描述成算术平均值：

—负荷电流在基准周期T内的实际时间图形i (t) 是基础，通常采用以带规定时间间隔tD的断续时间序列值的形式，如图11.6所示;

—下一步是规定时间窗口t^*，此变化的时间窗口以节距tD跨移整个负荷电流曲线图，从t=0开始，到T-t^*结束，参看图11.6;

—然后在宽度t^*的时间窗口的每一可能位置计算出平均负荷电流，并将随之确定的最大平均负荷值I_max连同电流窗口宽度一起储存起来;

—随着变化窗口宽度 (即从最小可能值tD直到最大可能值t^*＝ T)，将这一过程重复进行;

—由此得出最大平均负荷与负荷持续时间 (表现为窗口宽度) 的关系函数，可称它为平均值的时间衡量等效连续负荷曲线，在 [11.5] 中也将其命名为 “峰值图”。

因为断续间隔负荷电流值序列i (t) 属于t_D时间间隔，计算其算术平均值的时间衡量等效连续负荷曲线的准则是

但是对加热特性和热负荷计算来说，负荷电流的有效值是起决定作用的。有效电流值(电流的均方根值) 相当于等效直流电，它在周期T内如同研究中的随时间变化的电流那样，在电阻上会引起相同的发热。有效电流值的通用等式是

计算有效值的时间衡量等效连续负荷曲线的模拟准则类似于算术平均值，对一给定负荷电流值的时间断续序列来说，其等式为

其中0≤t≤ (T-t^*) 和t_D≤t^*≤T。

图11.6c) 示出间隔为6～7min(左侧) 和间隔为14～15min(右侧) 的时间衡量等效连续负荷曲线，它们都是用上述算法进行计算的。