06-外部电源对电气化铁路电能质量的影响

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1、电气化铁路电能质量与综合控制技术西南交通大学电气工程学院第六章外部电源对电气化铁路电能质量的影响6.1概述电气化铁路进线一般选择110kV或220kV情况变化电网建设和改造：主网由220kV向500kV发展重视电能质量：尤其针对电气化铁路因此推荐电气化铁路进线采用220kV电压等级依据220kV的供电可靠性高于110kV电压等级，与客运专线和高速铁路的高可靠性相匹配；220kV的供电电压水平要求更高；大量新建的客运专线和高速铁路全部采用最先进的交-直-交牵引方式，功率因数极高，谐波含量极低，不再对电网构成威胁。牵引变电所采用220kV进线会使变电

2、所的造价有所增加。6.2牵引供电系统常用供电方式6.2.1牵引供电系统的电流制直流制：优势采用串励直流电机，不足电压低单相低频交流制：16.67Hz，德国、奥地利等西欧国家采用三种方式：完全独立的电力牵引专用的低频供电系统；在专设的变频变电所内将三相工频交流电变为单相电；在牵引变电所进行降压、变频变相。工频单相交流制：50Hz，法国、日本、前苏联、中国等，40%工频单相交流制特点主要优点牵引供电系统结构简单。牵引供电电压增高。交流电力机车的粘着性能和牵引性能良好。和直流制比较，交流制的地中电流对地下金属的腐蚀作用小，—般可不设专门防护装置。主要问

3、题负序电流功率因数低交直机车谐波电流严重对沿线通讯线路造成电磁干扰环形供电牵引变电所在高压侧与一次系统联成环形网。优点：供电可靠性好，能适应负荷的剧烈变化要求：铁路附近有两个以上发电厂或地区变电所且其间有电力网互联。（受系统结构限制）地区变电所或发电厂地区变电所或发电厂牵引变电所牵引变电所6.2.2电力系统供电方式双侧供电（两边供电）电源来自电力系统的两个地区变电所，给铁路供电的输电线是联络这两个地区变电所的通路。优点：同环形供电要求：牵引变电所两侧都有电源应用广泛双路输电线牵引变电所牵引变电所单侧供电（一边供电）单侧供电是由一个地区变电所给数个

4、牵引变电所供电，为保证供电可靠性，应采用双路（或双回）输电线。单侧供电方式的可靠性一般比双侧供电方式和环形供电方式要差，而投资不会比环形供电方式和双侧供电方式少。要求：必须有两回路输电线供电，且有各自的杆塔和走线双路输电线牵引变电所牵引变电所散射供电（辐射线供电）当各牵引变电所离开电源差不多等距并且比单边供电更经济时，可采用散射供电方式。缺点：可靠性差要求：相邻几个牵引变电所布置成弧形，且地区变电所或发电厂的距离较近时，必须两回路输电。地区变电所或发电厂牵引变电所6.2.3内部供电方式（按牵引网设备类型的分类）（1）直接供电方式牵引网结构最简，投

5、资最小，但钢轨电位较高，对通信线的干扰感应最大，主要适用于通信线路（主要是明线）较少或很易将受扰通信线迁改径路的场合。基本型直接供电方式在法国、英国、原苏联都广泛应用。CT基本型直接供电方式带回流线的直接供电方式：在钢轨上并联架空回流线（又称负馈线）。钢轨电位大为降低，对通信线的干扰得到较好抑制。还能降低牵引网阻抗，使供电臂延长30%及以上。带负馈线的直接供电方式NCT（2）BT供电方式BT/回流线方式：BT串入接触网，间隔约1.5km-4km，用以吸回地中电流，减少通讯干扰。BT/回流线方式牵引网结构复杂，造价较高，牵引网阻抗变大，供电臂长度将

6、减小；因存在BT分段（火花间隙），不利于高速、重载等大电流运行；但BT方式的钢轨电位低，抑制通信干扰的效果很好。BT/回流线方式BTBTNCTBT-回流线方式比BT-钢轨方式抑制通信干扰的效果好。我国采用的BT方式均为BT-回流线方式，而英国、法国、瑞典两种方式都有应用，挪威只用BT-钢轨方式。BT/钢轨方式BTBTCT（3）AT供电方式AT并联于牵引网中，克服了BT串入网中BT分段的缺陷，使供电电压成倍提高，牵引网阻抗小，供电距离长（约为直接供电方式的170%-200%），网上压损和能损都小，是一种适于高速、重载等大电流牵引方式。一般AT间隔约

7、10km左右，AT供电方式的钢轨电位较低，抑制道路干扰的效率与BT-回流线方式相近，投资要高一些。AT供电方式在日本山阳新干线上应用，后来法国、美国、前苏联、我国等相继采用。nnATATPFCTAT接触网钢轨正馈线6.3电源供电能力与电气化铁路运行可靠性电源供电能力一般用短路容量来衡量。短路容量是指三相短路时系统等效电源供给短路点处的容量。电力系统的短路容量，是选择牵引变电所牵引变压器与开关等电力设备所必需的重要参数，同时也是估计电力系统供电能力的重要依据。6.3电源供电能力与电气化铁路运行可靠性日本、法国、英国、美国平均每户每年停电时间分别为

8、9、94、77、58min，即供电可靠率分别为99.998％、99.982％、99.98％、99.989%。我国的供电可靠性较低，1