分析电气化铁路供电系统

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电气化铁道牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统
1881年世界第一条商业运营的电气化铁路
第一部分:交流牵引供电系统概述
1.2 我国电气化铁路的发展
第一条干线电气化铁路---宝成线(1975年) 第一条全线一次电气化完成铁路---阳安线(1978年)
第一条双线电气化铁路---石太线(1982年) 第一条采用AT供电方式的电气化铁路---京秦线 (1985年)
第一部分:牵引供电系统概述
1.5 BT(吸流变压器)供电方式
BT供电方式示意图 ● 防干扰效果好; ● 牵引网阻抗偏大(以链形悬挂牵引网为例,牵引网单位等效阻抗会增大约50%): ● 电力机车过BT时,易产生电弧; ● 增加了接触网的维修工作量和事故率,可靠性较低。
第一部分:牵引供电系统概述
1.6 带回流线的直接供电方式(TRNF)
电气化铁道牵引供电系统
主要内容
第一部分:交流牵引供电系统概述 第二部分:牵引变压器接线 第三部分:电气化铁路负荷特性 第四部分:变电所主接线及平面布置 第五部分:保护配置及综合自动化系统 第六部分:朔黄铁路扩容工程设计技术标准
第一部分:交流牵引供电系统概述
1.1 电气化铁路的诞生与早期发展
1825年英国修建了世界上第一条铁路 1879年世界上第一次采用电力牵引列车
第二部分:牵引变压器接线
2.3 V结线牵引变压器
A
BC
A
C
A
B
BC
A1
X1 A2
X2
a
b
c
单相V/v结线
a1
x1 a2
x2
三相V/v结线
特点: ● 接线简单、可靠性高、工程 投资低; ● 安装容量小、电能损耗小、运营费用低; ● 变压器容量利用率为100%; ● 能为变电所提供三相电源; ● 对电力系统的负序影响较小,负序功率等于牵引负荷功率的50%;

电气化铁路牵引供电系统无功补偿方案分析

电气化铁路牵引供电系统无功补偿方案分析
() 1 固定 并联 电容补 偿装 置
这 种 补偿 方 式 是 在 利 用 真 空 断路 器 分 组 投 切 电容 器 的基 础 上发 展而 来 的,但其 功能 却大 大优 于
利用真空断路器投切电容器 。这种补偿方式的原理
是 ,根 据一 定 的寻优 模 式 ,在 牵 引母线 上设 计 多组 电容 器支 路 ,这些支 路 由晶闸管 来控制 ,分 级 改变
电 力机 车 是 无 功 电流 源 , 同 时 也 是 谐 波 电流
源 。因此 ,可 以从源 头上 进行 无功 补偿 ,以提 高功
偿方法的优点是结构简单、投资少,可以在一定程 度 上解 决牵 引 负荷过 补偿 和 欠补偿 的 问题 。这 种补
偿 方法 需要 对 补偿 电容进 行 频 繁 切 除 时 就 会 产 生 问题 ,即在 投切 过程 中会 有 一个暂 态 过程 ,产 生过
行 。 目前 这种 补偿 方式 已经 逐渐 被淘 汰 。
图 2 真 空 断 路 器 投切 电容 器组
() 闸管投 切 电容器 T C 3晶 S
是 目前 电气化铁路无功补偿的主流。借鉴电力系统 无 功补 偿 的经 验 , 目前 国 内外 电气 化铁 路无 功补 偿
方 案 共有 以下 几种 。
An l sso t a e y a o tVa m p n a i n f rTr c i n Po r a y i fS r t g b u rCo e s t o a to we o
S p l y tm so e ti e i y u p yS se fElcrf d Ra l i wa
d fe e t s h me c n e e wi e b v we e c mp e t n o e .Ad a t g s n i r n c e s o c r d n h h t t a o e r o a d wi o e a t r r h n h v n a e a d d s d a t g so e we e s mm a ie , n l d n p l a o c a i n a d a p ia i n r q i me t . ia v n a e ft m r u h rz d i c u i g a p i t n o c so p l t e u r ci n c o e ns S v r o sr c v u g s o sa ep o o e o i h s e d ee t fe al y c n tu t n e e a c n t t es g e t n r r p s d f r g —p e l c r d r wa o sr c o . l ui i h i i i i

01-3电气化铁道供电原理解析

01-3电气化铁道供电原理解析

BT供电方式⑶
BT供电方式⑷
NF线
接触导线 ∽
升压线 BT区间
钢轨
BT供电方式原理图
AT 供 电 方 式 ⑴

随着铁路电气化技术的发展, 高速、大功率电力机车的投入运行, 吸—回装置供电方式已不能适应需 要。各国开始采用AT供电方式。 所谓AT供电方式就是在牵引供电 系统中并联自耦变压器的供电方式。 实践证明,这种供电方式是一种既 能有效地减弱接触网对邻近通信线 的感应影响,又能适应高速、大功 率电力机车运行的一种比较先进的 供电方式。
直接供电方式供电原理图
牵引变电所
馈电线 分区亭
接触网
电力机车 回流线
钢轨
单线区段牵引供电原理图
牵引变电所 分区亭
上行接触网 下行接触网
复线区段牵引供电原理图
BT供电方式⑴

BT供电方式就是在牵引供电 系统中加装吸流变压器(约3~4km 安装一台)和回流线的供电方式。 这种供电方式由于在接触网同高度 的外侧增设了一条回流线,回流线 上的电流与接触网上的电流方向相 反,这样大大减轻了接触网对邻近 通信线路的干扰。
变电所向接触网供电方式…………24
电气化铁道供电原理

电气化铁道牵引供电装置, 又称为牵引供电系统,其系统本 身没有发电设备,而是从电力系 统取得电能。目前我国一般由110kV 及以上的高压电力系统向牵引变 电所供电。
供电系统示意图
发电厂 区域变电所

分区亭 馈电线 接触线
回流线
钢轨
电力机车
同 轴 电缆 供电 方 式 ⑵
同轴电缆供电方式⑶
牵引变电所
接触导线
钢轨 同轴电缆
同轴电缆供电方式原理图

电气化铁道牵引供电系统

电气化铁道牵引供电系统

三相电力系统
电力系统向电气化铁路供电示意图
牵引变电所 馈线 20~40km
回流线
牵引网
分区所 牵引变电所
列车
接触网 钢轨
电分相
牵引供电系统原理示意图
第一部分:牵引供电系统概述
1.4 直接供电方式(TR)
我国早期电气化铁路(如宝成线、阳安线)建设时,采用直接供电方式。
直接供电方式示意图 ● 结构简单,投资最少,维护费用低; ● 在负荷电流较大的情况下,钢轨电位高; ● 对弱电系统的电磁干扰较大;
应用于AT供电方式的变压器接线形式有:纯单相接线、V/x接线、三相/两 相平衡(Scott、Wood-Bridge接线等)、十字交叉接线等。
第二部分:牵引变压器接线
2.2 纯单相牵引变压器
A a
A T N
b
B 纯单相结线
F B
二次侧中点抽出式单相结线
特点: ● 接线简单、可靠性高、设备数量少、工程投资低; ● 安装容量小、电能损耗小、运营费用低; ● 变压器容量利用率为100%; ● 理论上可取消变电所出口的电分相; ● 二次侧不能直接提供三相电源; ● 对电力系统的负序影响大,负序功率等于牵引负荷功率,仅适用于电网容量较大场合;
V/x结线
第二部分:牵引变压器接线
2.4 Y/△接线牵引变压器
A
IA
Δ
B
C
IB
IC
O
*1·来自Ia(y) Iby
* b(z)
U
Δ
2
Icz
Iax ·
c(x)
I U
特点: ● 一次侧中性点可接地运行; ● 二次侧能直接提供三相电源; ● 负序方面优于纯单相结线,与V/v结线相当; ● 滞后相电压水平往往偏低; ● 变压器容量利用率仅为75.6%;

电气化铁路负荷特性分析及供电方案相关问题的建议

电气化铁路负荷特性分析及供电方案相关问题的建议

电气化铁路负荷特性分析及供电方案相关问题的建议景德炎铁道部工程设计鉴定中心(铁道部经济规划研究院)电气化咨询部摘要:在介绍电铁工作原理的基础上,详细分析了电铁牵引负荷特性及其供电需求,提出了对电铁供电方案和改善电能质量的建议,以及加强铁路、电力协商与合作,促进共同和谐发展的期待。

关健词:电铁负荷 供电方案 电能质量Abstract: On the basis of introduction of the electric railway work- principle, the specialities and power supply requirement of electric railway traction loads were detailedly analyzed, suggestion of improving electric railway power supply scheme and electric power quality, reinforcement the cooperation of electric railway with electric power, hope of accelerating jointly and harmoniously develop were put forward.Key words: electric railway traction loads, power supply scheme, electric power quality我国电气化铁路从1961年8月15日宝成线宝鸡至凤州段建成通车开始,经过四十多年的建设和发展,到2006年底,电气化总里程已达24000公里,位居世界第二位。

京广线、陇海线、京沪线、哈大线等主要干线都已实现电气化。

铁路具有占地少、能耗低、污染小、成本低、运量大、全天候的比较优势,特别是电气化铁路运输能力大,综合能源利用率高,节能减排优势明显,是我国铁路的发展方向。

电气化铁路对电力系统的影响分析

电气化铁路对电力系统的影响分析

电气化铁路对电力系统的影响分析摘要:科学技术的发展迅速带动了电气化铁路的发展。

由于强电流集束效应的存在,使得电气化铁路牵引供电变电系统中的牵引供电网结构较大,负荷也不同于一般负荷。

不能计算系统的电流分布、牵引网的阻抗、短路电流等,计算过程复杂且结果不准确。

电力铁路的重点是改造铁路供电系统,三相工频交流电压通过电力系统与单相工频交流电压相连,三相工频交流通过牵引变压器转换成单相工频交流,然后由机车供电。

电力牵引供电、电气化铁路变电系统发生故障的概率大,牵引车和变电所三相交流电转换成单相交流电,这必然会造成三相电力系统的非对称运行。

负序电流将干扰小容量三相电源,系统的负序电压可使该线路上其他负载的电源中断而不发生故障,并干扰该线路第二侧的保护装置。

采用遗传算法确定牵引变电所的最佳位置和分区,确定牵引供电臂的合理长度,从而达到牵引网电能损耗最小的目的。

虽然该算法能获得牵引变压器的容量,但由于牵引供电和转换系统中数据量大,计算复杂度高。

在牵引供电变电系统中,采用多导线电气化铁路牵引供电,可获得瞬时电流,但是,由于运行位置和速度的差异,还不能充分反映列车运行过程对结果的影响。

基于大数据分析,提出了电气化铁路牵引供变电系统的设计方法,借助大数据分析技术,充分发挥高效搜索特性。

关键词:电气化铁路;电力系统;影响分析引言随着物联网及5G通信技术的快速发展,两者结合应用于高速铁路,加快推进了中国高铁向智能化方向发展的速度。

牵引供电系统是高速铁路实现智能化运行的重要组成部分之一,而智能化牵引变电所又是牵引供电系统实现智能化运行的核心。

我国目前智能化牵引变电所的应用仍处于起步阶段,当前运行的电气化铁路绝大部分以普通型的牵引变电所为主,设备不够智能,运行状态以人工判断检修为主,整个供电系统故障判断及故障后恢复仍然以人工为主。

随着中国电气化铁路的快速发展,人工成本逐年增加,智能化铁路是铁路发展的必然趋势,要实现铁路智能化运行,智能化牵引变电所的应用是必不可少的环节。

铁路供电系统介绍

铁路供电系统介绍

进线1
进线2
1QF
2QF
7QF
3QF
4QF
5QF
6QF
8QF
精选课件
13
(4)AT所
采用AT供电方式时,在沿线间隔10km左右设置一个自耦变压器站(AT所)
1A T
2A T
接 JD
接 JD
M
M
M
M M
M
接 JD
M
M
下行
上行
精选课件
14
牵引供电的方式
( 1 )直接供电方式 ( 2 )DN供电方式 ( 3 )BT供电方式 ( 4 )AT供电方式 ( 5 )全并联AT供电方式
精选课件
15
(1)直接供电方式
直接供电方式的供电回路为:
牵引变压器→牵引母线→馈电线→接触网→电力机车→区间钢轨→回 流线→牵引变压器接地端子
这种方式的特点是结构简单、造价低。主要缺点是对铁路沿线通 信干扰大。早期的牵引网和边远山区的牵引网多采用这类供电方式。
I IH
IG
ID
精选课件
16
(2)DN供电方式
精选课件
18
精选课件
10
220KV 1#进 线
CA
B
M M
M
220KV 2#进 线
CA
B
M
M
接 JD
至 JD
至 JD
M
M
T1 F1
M
M
M
至 JD
M
T2 F2
M
M
M
M
M
M
M M
M M
M T1 F1
T1 F1
M
精选课件
M
T2 F2 T2 F2

电气化铁道供电系统2011教学要点

电气化铁道供电系统2011教学要点

《电气化铁道供电系统》2011教学要点第一章电力系统与牵引供电系统电力系统:电能的生产、输送、分配和使用组成了一个系统,称为电力系统,主要由发电厂、电力网、电能用户组成。

电力网的任务是将电能从发电厂输送和分配到电能用户。

电力网由各种电压等级的输、配电线路和变(配)电站(所)组成。

按其功能常分为输电网和配电网两大部分。

国家规定的电网额定电压分别为(KV):750、500、330、220、110、60、35、10、6等9个电压等级。

牵引变电所进线电源电压等级主要为110kV,少量采用220kV。

牵引供电系统具有哪些主要特点?由哪几个子系统组成?答:牵引供电系统与一般供电系统相比,具有以下明显特点:(1) 所供负载是一个单相、移动而且是直流的负载。

(2) 供电额定电压为27.5kV(BT)和55kV(AT),不同于国家电网规定的额定电压。

(3) 供电网不同于电力网,它是通过与电力机车接触而供电,因此又叫接触网。

(4) 具有独特的回流通路(架空回流、轨回流和地回流)。

广义牵引供电系统由:电力系统、牵引变电所、牵引网(接触网、供电线、吸回装置)、电力机车。

狭义的牵引供电系统通常只指牵引变电所和牵引网2大部分。

牵引供电系统的4种电流制:(1)直流制(1500V),主要用于地铁、矿山等。

(2)低频单相交流制(3)三相交流制(4)工频单相交流制(27.5KV),我国电气化铁路均采用这种制式。

牵引变电所的4种一次供电方式:(1)一边供电(2)两边供电(3)环形供电(4)辐射供电。

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。

牵引变电所向接触网供电的供电方式:单边供电与双边供电。

第二章牵引变压器及其结线第二章牵引变压器及其结线序号变压器类型输出电压容量利用率对称与否1 单相接线(纯单相单相VV,三相VV量等,60°100%不对称系数1,0.52 三相YN/d11量等,60°75.6%不对称系数0.53 三相不等容量量等,60°94.5%不对称系数0.54 斯科特接线量等,90°92.8%对称5 阻抗匹配平衡型(非阻抗匹配平衡型)量等,90°100%对称三相牵引变压器容量利用率是75.6%,当考虑温度系数kt=0.9时容量利用率可提高到84%容量利用率=定额输出容量/额定容量单相结线在电力系统的电流不对称系数为1,VV结线和三相Y/d结线变压器的不对称系数为0.5。

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分析电气化铁路供电系统
【摘要】本文从电气化铁路的开展动手,对电气化铁路的牵引供电原理、牵引变电站及接触网、其对电力系统的影响进行了讨论,提呈现阶段国内外应采取的措施,文章具有一定的指导意义。

自1879年世界第一条电气化铁路在德国柏林建成以来,电气化铁路开展疾速。

1961,年我国第一条电气化铁路宝成线的宝鸡至凤州段建成,电气化铁路开展五十多年。

随着大批客运专线、煤运通道、城际铁路等项目的开工,现代铁路对电气化的请求越来越高,估计到2020年,中国铁路电气化率可达60%。

电气化铁路有着俭省能源、运输功率大、运输成本低、车辆周转快、维修成本低、以及耗能少污染少等多方面的优点,同时,也存在挪动性和动摇性大、负序及谐波电流影响电能质量招致三相电压不均衡、波形畸变及电压闪变等问题需求处理。

1.电气化铁路概述
1.1 电气化铁路牵引供电原理
与传统铁路不同,电气化铁路运转的动力不是自带能源机车,而需牵引供电系统送电以提供动力。

铁路沿线有若干个牵引变电站,经降压器降压至27.5kV,再经过牵引网向电力机车供电,牵引变电站采用双线双变供电以保证供电的牢靠性,两路供电互为热备用。

机车普通为25kV单相工频交流电压,行驶在架空接触导线与钢轨之间。

电气化铁路的牵引变压器普通为单相,从电网两相受电。

牵引供电系统一次侧包括牵引变电站及接触网。

每个牵引变电站有两个供电臂,当牵引变电站停电时,两接触网臂便可经倒闸由相邻两牵引变电站供电。

1.2 牵引变电所
牵引变电所是牵引供电系统的心脏,是电气化铁路的中心。

牵引变电所的主要任务是将由电力系统接入的三相高压电变为可供电力机车运用的单相交流电。

普通来说,牵引变电所内设备分为一次和二次设备,其中一次设备主要功用为完成电能的保送、变换、分配等,包括接触高压电气设备如母线、避雷器、互感器等;二次设备则请求智能化与集成化,构成牵引变电所系统,为变电所的远动控制提供可能。

牵引变电所接入国网侧为220kv或入110kv的三相交流电,将其转变为源将27.5kv的单相交流电电气列车运用。

除此而外,牵引变电所还起着控制电气设备、进步供电质量、以及降低电力牵引负荷对电网影响的作用。

同时,为保证牵引供电所牢靠供电,牵引供电系统均采用“双备份”形式经过切换设备互为备用。

1.3 接触网
接触网是电气化铁路的动脉,是牵引供电系统主要的供电设备。

我国电气化铁路接触网额定电压为25kV,牵引变电站内变压器二次侧为27.5kV或55kV。

电气化铁路接触网常用的供电方式有直接供电方式、带回流线直接供电方式、吸流变压器供电方式( 即BT供电方式) 以及自耦变压器供电方式(即AT供电方式)几种,其中BT制电压为27.5kV,AT制电压为55kV。

我国传统电气化铁路主要采用BT供电,目前普速电气化铁路的主要供电方式为带回流线式直接供电,而由于AT制供电臂较长的缘由,客运专线等高速电气化铁路均采用AT供电方式。

接触网属露天设备,不只遭到外界环境的影响,还会遭到机车行走带来的动力,再加之接触网没有备用设置,所以其工作环境非常恶劣,因而,必需保证接触网有耐用的构造。

2.电气化铁路对电网的影响
2.1 对旋转电机的影响
发电机转子为电机的敏感部件,主要缘由是转子的谐波和负序温升都大于定子,存在着部分突出的高温部位,在国内,就有过由于向电气化铁路供电的发电机转子部分过热而招致事故。

同时,假如有负序电流流过发电机时,会随同产生负序旋转磁场,进而产生负序同步转矩,招致发电机产生附加振动。

谐波也是惹起发电机振动并发出噪声的缘由,若发电机长时间的振动,则会惹起金属疲倦以及机械损坏。

关于电气间隔远离电源却与牵引变电所相邻的异步电动机而言,其敏感部件为定子绕组。

电动机中会产生一个反向的旋转磁场,对电动机转子而言,该反向磁场起制动作用,影响转子的出力。

2.2 对电力变压器的影响
谐波电流会在变压器绕组中产生相当大的附加损耗。

除此之外,谐波还会惹起变压器外壳、外层硅钢片以及某些紧固件发热,并招致部分过热,很大水平地加速变压器的老化,影响其运用寿命。

同时,负序电流形成三相电流不对称,会招致变压器的额定出力减少,降低变压器的容量应用率。

2.3 对输电线路的影响
谐波使电力系统网损增大,假如发作了系统谐振或谐波放大,谐波产生的网损可能会十分大。

当负序电流流过输电线路时,并不会做功,但是会降低电力输电线路的输电送电才能。

2.4 对继电维护和自动安装的影响
谐波会对负序或基波量产生干扰,如对以负序滤波器为启动元件的维护安装产生干扰。

由于该类维护安装按负序或基波量进行整定,动作值小、灵活度高。

但当谐波存在时,会惹起以下几类维护安装的误动:
(1)发电机的负序电流维护误动;
(2)母线差动维护负序电压闭锁元件误动;
(3)输电线路相差高频维护误动;
(4)惹起自动毛病录波安装负序启动元件误动,发作无毛病记载,糜费记载胶卷。

2.5 其他影响
谐波注入电力系统后,假如发作了系统谐振或谐波放大,会形成过压、过流、过负荷或过热,这都有可能对电容器以及串联电抗器形成损坏,进而使得无功补偿安装无法正常投入运转。

3.应对措施及倡议
3.1 国外进步电能质量的措施
世界各国对减小电铁对电网的影响、改善电能质量都非常注重。

日本为减少对电力系统的影响,花了很高的代价研制设备来处理电能质量的问题。

德国经过自建电网完成同相供电,满足高速铁路自身的电能质量请求,对电力系统的影响很小,但成本很高。

法国经过接入强大的外部电源来处理电能质量问题。

3.2 我国电铁路系统应采取的措施
自创国内外电气化铁路牵引供电的经历,对电气化铁路产生的谐波和负序重量必需采取相应的应对措施,主要包括优化牵引供电方式和应用无功补偿安装两类。

(1)优化牵引供电方式
除了接入系统时采用“双备份”形式外,铁路部门还应将牵引系统接入强大的外部电源,以充沛应用外部电网的电能质
量接受才能,减少电铁对系统及用户的不利影响。

若电铁的负序电流发作暂时性或过渡性的增大,电网侧可采取暂时方式,如暂时投入或退出某些线路、变压器,改动系统中负序电流的分配。

电网侧应在外部电源的变电站处装设电铁的线路维护安装,这类维护可应用负序和零序电流为启动元件,并针对电气化铁路的特性,将快速复归功用应用于间隔维护的振荡闭锁,当有冲击负荷时,可使维护安装疾速复归,不进入振荡状态,防止间隔维护失去快速维护作用的可能性。

(2)应用无功补偿安装
电气化铁路牵引变电站的无功需求动摇较大,当无机车经过时,电铁会向电网反送无功。

因而,电气化铁路的无功应该实行动态补偿,与此同时,应将无功补偿调和波管理分离起来。

目前,能够运用的无功补偿安装主要有以下几类:单相固定补偿兼滤波安装、单相自动跟踪补偿兼滤波安装、三相动态无功补偿兼滤波安装( 三相SVC) 或静止无功发作安装( SVG) 等。

4.结语
电气化铁路作为电力系统的用电大户,是至关重要的用电需求增长点。

同时,电力系统也是保证电气化铁路运输牢靠性、安全性、和经济性强大后台。

固然管理负序电流及谐波需求投入大量的成本,但减少及防止电气化铁路对系统的不利影响,进步电能质量是电气化铁路与电网用户的共同目的,合理的成本投入才干得到长期的效益及共赢。

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