《高速电气化铁路牵引站接入电网的电能质量环境分析》.pdf

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1、高速电气化铁路牵弓l站接入电网的电能质量环境分析董诗琪(武汉大学电气工程学院湖北武汉430072)摘要：高速铁路由于其运行速度快、运输容量大，是我国近几年重点发展的交通运输方式之一然而高速铁路的接入将对电网造成一定程度的影响．为此对高速电气化铁路牵引站接入电网的电能质量环境进行分析具有重要的意义。首先详细阐述了相关电能质量标准，高速铁路牵引供电方式及负荷特征．然后详细研究了高速铁路负荷接入电网的电能质量环境，得出了高速铁路负荷接入电网的电能质量环境具有大量的谐波、非线性、冲击性与波动性等重要结论。关键词：高速铁路；

2、电能质量标准；牵引供电方式；负荷特征；谐波；非线性；冲击性；波动性中图分类号：TM701文献标识码：Adoi：10．3969／i．issn．1665—2272．2015．11．047根本原因。正序磁场相反的反向旋转磁场，使1三相不平衡特性我国高速铁路供电系统将三转子铁芯叠片中产生涡流，增大转三相电压不平衡度在电能质相电源转化为单相电源后供给电子铁损、发热增加，并且反向旋转量国标中的描述公式为：力牵引机车。由于高速铁路电力机磁场会产生转子制动力使其出力TT车是一种大功率的单相负荷，而一减小。对变压器而言，不平衡电流8

3、U=~100％(1)Ui般采用的牵引变压器为不平衡供的存在降低了变压器的额定出力，式中：U一正序电压的平方根电方式，因此高速铁路机车在运行变压器的有效利用率降低。负序电号植，kV；U厂负序电压的平方根时会产生很大的负序电流．会对电流还会增加涡流损耗、引起变压器号植，kV。力系统产生一系列的危害。漏磁增加和局部过热等问题。负序现如今．中国电气化铁路的牵负序电流对电力系统的影响电流的存在使线路的输送能力大引站一般向电力机车提供50Hz可以分为两大方面。即对一次设备为降低．并且增加了输电线路上的功率，且采用单相交流供电方

4、式。的影响和二次设备的影响：损耗。电力系统运行中的电流三相交流(1)负序对电力系统一次设备(2)负序对电力系统二次设备制，三相交流电要求电流A、B、c三的影响。对发电机而言。在定子回的影响。对二次设备的影响主要是相以及电压A、B、C三相对称。且为路中有不平衡负荷时，将产生负序负序分量对继电保护装置的影响。了保证电压电流的三相对称性，则电流，负序电流经过定子绕组时，以负序电流滤过器为启动元件的要求接入A、B、C三相的负载平衡，形成负序旋转磁场。负序旋转磁场继电保护和自动装置．如发电机的即要求有效值匹配、f同步、8角之

5、会由于电磁感应及电磁力的作用负序电流保护装置、变压器的复合差为120。．正相A的8角大干B在发电机相关部件形成附加电流电压启动过电流保护装置、相差高项120。，B项大干C相120。。在我和感应涡流、附加力矩．引起发电频保护装置以及故障录波器等，当国的三相交流电力网架中，当三相机出力减小、局部过热、破坏转子受到电气化铁路产生的大量负序负荷达到上述均衡时．三相交流网部件的机械强度，温度升高影响绝流注入时．引起保护装置误动作．络中的电流和电压(电流和电压均缘。对电动机而言，由于电动机的引发电力系统供电故障。此外，负为相量

6、)成正弦曲线呈现。负序阻抗很小，电动机两端加以很序电流还会影响一些对电能质量因不接地系统的高铁负荷不小的负序电压就会引起很大的负要求较为严格的工业企业．比如IT会产生零序分量，只有正序分量以序电流，导致电动机绕组铜损增产业、微电子芯片制造业等，负序及负序分量，因此单相供电方式是大，引起局部过热而烧毁。此外，负电流的存在可能导致设备运行异高铁负荷产生三相电压不平衡的序电流还会在定子绕组中产生与常，产生不合格的产品或者错误数收稿El期：2015—04—21118科技创业月刊2015年第11期高速电气化铁路牵引站接入电网

7、的电能质量环境分析据，造成巨大的经济损失。非正弦电路的无功功率：都不高。已知CRH型列车组的奇次谐波电流值都不大干2％。本次2谐波及非线性、．'Qf=U．Isin((9)谐波计算依据典型交直交机车谐n=l2．1谐波的概念波电流含量和近期牵引变接人系‘p：某一次电压及电流相问相对于周期为T=竺丌_的非正弦统方案进行初步的谐波分析评估．(卫)位之差值。待铁路部门提供详细的运行图和电流(或者电压)i(cot)，可分解为傅非正弦电路的畸变功率：谐波特波性测试结果后再进行校立叶级数：D=VS—P—Qf(10)核。机车各次谐波

8、含量参见表1。i(tot)：∑asin(n(1)t+)(2)S：视在功率，P：有表1典型电力机车奇次谐诚电流含量n=l功功率，Q：无功功率，其中，n为自然数，ao为直流分Q描述系统里拥量，fl为第n次谐波的幅值，neo为有相同频率，电压和电第n次谐波角频率，为第n次谐流存在无功量差值大波的初相角。n=l的分量成为基波，小：D表示所占比例n>l的分量成为谐波。