电力牵引负荷对电网运行的影响

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1、湖南电力第31卷第1期HUNANEI正CTRICPOWER2011年2月doi：10．3969／j．issn．1008-0198．2011．01．010电力牵引负荷对电网运行的影响王天一(湖南省电力公司岳阳电业局，湖南岳阳414000)摘要：本文通过实际事例，对电力牵引负荷接入系统后带来的f*'l,~r；z2L大电流接地系统接入不对称负荷而产生的负序电流现象及后果进行分析讨论，并比对相关规程、标准作出相应分析，以力求确保大电流接地系统的安全运行。关键词：电力牵引；电网；负序电流中图分类号：TM7

2、14文献标识码：A文章编号：1008—0198(2011)01-0035—04由于接人电网中特殊用户的不断增多，电力系1．2电力牵引负荷接入电网后引起的异常情况统的不对称负荷(畸变负荷、冲击负荷、波动负(1)对系统的影响：l10kV电气化牵引机车荷、不对称负荷等)也越来越多。同时这些负荷为交直流型，220kV电气化牵引机车为交直交型给电网带来了诸如高次谐波、中点电压位移、系统动车组型。由于牵引负荷冲击性强、波动性大，不电压闪变、三相不平衡电流(负序电流超常)等管其主变压器接线方式如都会向电力系统

3、注入较一系列严重问题，不仅对电能质量有着很大影响，大的负序电流，从而使系统三相电压、电流不平同时给电厂旋转电机和变电站主设备的安全运行也衡。又由于向电力牵引负荷提供电源的电网系统是带来不可轻视的威胁。过去在电网小电流接地系统大电流接地系统即中性点接地系统，因而还会出现中已经有过许多的研究探讨，但在大电流接地系统零序电流。如果加上电力系统本身突发的单相或两中存在的给诸如电气化机车牵引变电站用户造成的相接地短路故障，将会使得电网大电流接地系统出不对称负荷(特别突出的是负序电流、零序电流现超常的负序电

4、流和零序电流分量，有可能导致继超常的现象)仍然没有妥善的解决对策。电保护和自动装置误动，还会发生一次主设备地电位升高、系统中性点电压位移等异常情况，将主变1问题的提出压器有效接地引线烧断，严重时可能引发变电站火1．1电网中的不对称运行状态灾事故。自2005年以来湖南电网已因此发生多起不对称运行是电网中常见的运行方式，主要为220kV变电站运行主变中性点引线烧断的事故。系统发生不对称故障引起的短时间不对称运行并由(2)对发电机的影响：负序电流流过发电机此造成输电线路三相参数不对称、负荷不平衡及设时

5、会产生负序旋转磁场，并附带产生：①与励磁备缺陷等引起的长时间不对称运行2种情况，其中磁场作用生成2倍频脉动力矩使发电机出现100Hz又以电力牵引负荷接人电网后产生的不平衡电流对振动；②以2倍同步转速与转子相割切，在励磁大电流接地系统造成的影响最为严重。由于电气化绕组、阻尼绕组及转子本体中感应出2倍频交流而铁路牵引负荷具有随机波动性和单相不对称性，接引起附加损失。这类负序电流经常导致发电机的负人电力系统后使得系统长期处于不对称运行状态。序保护发信号或动作，例如从220kV峡山变电站电力牵引负荷于2

6、003年开始进入湖南电网，目前经1条110kV双回线路与岳阳化工总厂自备电厂在湖南电网同时运行着110kV京广和220kV武广相连接，由于受到电力牵引负荷的影响，该电厂72条电气化牵引线，其中110kV有14个牵引变电号发电机负序电流保护经常报警甚至动作，原因为站共2O台主变接人，220kV有2O个牵引变电站共系统负序电流超标导致。120台主变接人，当它们同时运行时给湖南电网带来的影响可想而知。收稿日期：2010一O4一o9改回日期：2010—07—20·35·第31卷第1期湖南电力2011年2

7、月2不对称负荷的研究2．1电力牵引负荷的供电方式(1)电力牵引负荷的供电方式京广电气化铁路采用带回流线的直接供电方式，见图1(a)，牵引变输出电压27．5kV，机车最大牵引功率约5400kW；武广高铁采用AT供电CC方式，见图1(b)，牵引变输出电压为55kV，机车最大牵引功率约24800kW。而前者采用交直流型电力机车，后者采用交直交型动车组。在未采取图3电力牵引变压器接线示意图治理措施的情况下，由于其机车为一种非线性、低功率因数负荷，对牵引供电系统会注人大量谐波电相电流平衡。在机车经过分相绝

8、缘器时，必须降弓流；又由于牵引机车具有单相性、移动性，还会引通过，当因某种原因未及时降弓则有可能发生d，起电力系统产生大量负序电流，从而使系统三相电B相近区短路即异相短路，这时就会产生负序电压、电流不平衡。流。当机车牵引负荷很大时发生异相短路就会向系统注入影响非常严重的负序电流。2．2对不平衡电流的分析讨论网流线文献[1-3]规定，电网在无故障情况下，负r接触网27．5kV序电流不得超过额定电流的5％，即不平衡电流钢轨(定义为最大相电流与最小相电流之差和额定电流a_带回流线的直接供电方式接触网之