接触网分布参数对供电系统功率因数的影响

金柏泉

0 引言

目前，国内客运专线均采用交直交动车组，机车牵引功率大，功率因数高（大于0.95），供电质量良好[1，2]。但在开通初期运营单位发现牵引变电所功率因数明显偏低，造成了不必要的罚款。由于客运专线设计阶段使用的专业供电计算软件（如WEBANET）均采用集中参数模型[3，4]]，忽略了导线的分布参数，无法定量计算不同列车对数下的客运专线功率因数。

本文基于电磁场理论计算多导线系统在静电场条件下的分布参数[5]，建立牵引供电系统仿真模型计算了不同列车对数下的变电所功率因数。讨论了开通初期客运专线功率因数偏低的主要原因。

1 导线分布参数计算原理[6]

根据电磁场理论，设有n 条平行架设的导线均与地面平行，这样就和大地共同构成一个多导线系统，在某一确定频率下，沿输电线路单位长度内的电压降与导线电流和阻抗矩阵相关，即

式（1）即为一组频域中的线路方程，U、I 分别为n 相导线的电位和电流矢量，Z 就是n 相导线系统的阻抗矩阵。可计算得到单位长度接触网分布参数，根据该参数可以建立仿真模型对供电系统有关参数进行仿真。

2 仿真计算

2.1 仿真模型的搭建

运用MATLAB/SIMULINK可以搭建牵引供电系统模型[7]（仿真模型图略），其中牵引网采用分布参数模型。

2.2 仿真计算结果

根据分布参数搭建的仿真模型，对线路空载和有机车运行情况下功率因数进行仿真，仿真结果如表1 所示。

由表2 知，功率因数随着列车对数的增多将显著升高。

根据牵引计算及列车对数，日平均功率因数计算结果如表2 所示。……