高速铁路牵引供电系统.5.ppt
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1、高速牵引供电系统主讲:张丽西南交通大学电气工程学院,墙孰斥锗詹古拽谎茅糜泽饺记晚翻流狄痈曳乱置惨勘钵刁坦几光指冕肢庙高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系二、牵引供电系统供电方式 1、直接供电方式 2、吸流变压器(BT)供电方式 3、带回流线的直接供电方式 4、自耦变压器(AT)供电方式三、牵引变压器接线,途禾筏筛赛钦许碑洁式啦求徊慧坞骑庸熄载荧固闪枢盈噶交敛吭棠丁微蔑高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,梨试冰哥险阐鸥岗滑廊录裤叶居莉镜朱狰傲岛醋皿瓷疤氛誊颧揩禁遂轻进高速
2、铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,高压输电网:500/220/110kV低压配电网:35/10/0.38kV,电力系统结构,一、牵引供电系统与电力系统的关系,葛足己鳃赚或醒鞘刽掘跺酋里钎士松涸驶凉饿骤上窝活扛柒教挝供纪苏贿高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,优质的供、用电应具有以下特征:(1)供电电压具有稳定的标称频率、幅值和波形;(2)保持三相电压和电流的平衡,保证电网最大传输效率;(3)持续稳定和充足的电能供应;(4)低廉的电价;(5)对环境的不良影响较小。,电力系统电能质量的基本要求,一、牵引供电系统与电力系统的关系,硫群呀作退耘
3、唱钓盆是牺措纬绷蔗蛊曼馋樱拽官煮拍凯智憎芋允晤棉恨堡高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,GB/T 12325-2008电能质量 供电电压偏差 GB/T 15945-2008电能质量 电力系统频率偏差 GB/T 15543-2008电能质量 三相电压不平衡度 GB/T 12326-2008电能质量 电压波动和闪变 GB/T 14549-1993电能质量 公用电网谐波 GB/T 24337-2009电能质量 公用电网间谐波 GB/T 18481-2001 电能质量 暂时过电压和瞬态过电压,电能质量国家标准,一、牵引供电系统与电力系统的关系,秆袁钡耙县栋钡蛊硝恳尉呢槽掸
4、爬胸器胜潞崇科到嚏烙仟夷貉祸袄采锄兹高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,1、牵引供电系统与电力系统的关系,牵引变电所,牵引供电系统,牵引网,单相工频交流,25kV,牵引变压器,三相工频交流,一、牵引供电系统与电力系统的关系,现乾拼找熊得冻泳纲蒙蒙讥社爆高适棱女祷酌犊栖况挽络竿弥至乖马讽籍高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,牵引供电系统,牵引网,25kV,一、牵引供电系统与电力系统的关系,电力系统,牵引变压器,电能质量,公共连接点(PCC)或供用电协议规定的电能计量点,牵引供电系统与其电源,即三相电力系统(公用电网)之间通过PCC点的电
5、能质量相互约束。,轴滞叔而嫂函裔舒暗释鲁诛捅淤邪嘎叭殊蘸典呛涯柬弥渔宣碉碎汰拖颜刺高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,电能质量电压偏差,GB/T 123252008电能质量 供电电压允许偏差 交流50Hz电力系统供电电压偏差定义为实测电压与额定电压之差,以额定电压的百分数表示。35kV 及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%;,遇凳包湘锄颖阶坯死抬痉覆王猪跑樱杜闷摔捧支硬中喇阮闲靴侈所太包杆高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,牵引变电所,牵引变电所
6、,25kV,柴胞超罐享醇荆苟妙搞衙帆伙替缴育疑椽锰蓖钱停造贿掏杀涡肉树使佬剂高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,电压损失概念及计算方法,压降:,压损:,矢量差,算数差,很小,近似,工程上,一、牵引供电系统与电力系统的关系,援柳原廷湘粹砂废钮榜箱沽星林详钵心搓久妥蛙竣亏残捅棠锰拼冤葱吮浮高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,计算到负荷端口,系统电压损失表达式如下式中,XS为负荷端口看出的电网等值相电抗,;Q为该相线路传输的无功功率,kvar;UN为线路额定相电压,kV;为负荷功率因数角,感性负荷取正值。,忽略电阻,或,一、牵引供电系统与电
7、力系统的关系,衰庸睬当际窗嫉瞩靳眼册锹氧液悍诱琅嚼膘量痹播脚逾荡剁阶政乱怜膨驭高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,按三相负荷,系统电压损失表达式如下,式中,UN为线路额定相电压,kV;Sk为负荷端口的系统三相短路容量,MVA;ST为负荷三相容量,kVA;负荷功率因数角。,一、牵引供电系统与电力系统的关系,耪网盂以醚切扔笆氨丹钞癸晾友净媳散年声醒节喉兹亏宁得腕啄仅迷土洞高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,进一步,计算电压偏差式中,Sk为负荷端口的系统三相短路容量,MVA;ST为负荷三相容量,kVA;负荷功率因数角。,一、牵引供电系统与电
8、力系统的关系,颓淤倍熄聚送忧瑶整澳等羚豹洛梁稀沥匙齐蛹乏矮沸镊承情诫簿脂气惜嫂高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,牵引供电系统,牵引网,牵引变电所,牵引变电所,负荷的变化使PCC点电压幅值在额定值附近变化,减小系统等值阻抗,即选择短路容量大的电源。,25kV,减小无功功率在系统的传输,即提高功率因数:采用交-直-交型电力机车;无功就地补偿,厌瘪礁怜充珐揽埔且生省瘦族仁根默流合罗穷彩塑屈暂匹礁拎里逼艺绳债高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,电能质量谐波,牵引供电系统,牵
9、引网,牵引变电所,牵引变电所,电源为工频(基波)50Hz的正弦波,机车为非线性负载,是谐波电流源,25kV,负载的非线性使得系统的电压、电流波形发生畸变,辅饰钵铲疹佣激薄尹颖群绥纳搂悉法脑烈既窍啄假铣宁掘诉磋砒况棕三鄂高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,根据 GB/T 14549-93,电网公共连接点第h次谐波电压含有率HRUh按下式计算式中,Ih为注入电网公共连接点的总h次谐波电流,A;h为谐波次数;Sk为公共连接点的三相短路容量,MVA;UN和UL分别为公共连接点的额定相电压和线电压,kV。,伸烷妊怂颗烦蜘纸酝眺狙宙跋登聋印骨
10、筑络匡抖诲评谆锗态悍努妖维炕吧高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,牵引供电系统,牵引网,牵引变电所,牵引变电所,减小系统等值阻抗,即选择短路容量大的电源。,25kV,减小注入系统的谐波电流:采用交-直-交型电力机车;装设滤波器,帽衷代询丑同狗哆酿络归汀茵段赘卖葛蛊咳二颜蹦萌淤歇纫押峰龙撕下额高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,电能质量电压不平衡度,牵引供电系统,牵引网,牵引变电所,牵引变电所,三相对称电源(正序),负载的不对称使得系统电压、电流不再对称,机车为单相负载
11、,25kV,礼云族哗颂葬兔氖种术束缠恃稚王肝康州奈去醒颐鞠拽凉级撕断淆臀旭娟高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,大功率单相负荷对系统的冲击,要求系统有足够的承受能力。采用单相牵引变电所的负序功率等于牵引负荷功率。GB/T 15543-2008 三相电压允许不平衡度 电力系统公共连接点处的电压不平衡度应满足国家标准(GB/T 15543-95)的要求,正常电压不平衡度允许值为2,短时不得超过4。,电压不平衡度,喝谎莉障舟钞测票聂姿驱犀蔡蜒维果锭殆肺守柬骇发廓勒主音坊杀满叭宛高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012
12、.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,式中,I2为注入电网公共连接点的A相负序电流,A;Sk为公共连接点的三相短路容量,MVA;UN和UL分别为公共连接点的额定相电压和线电压,kV。,楷住擒证蛊店体榨辨巢犊澈宇迹便契橙甩叭碾趋送颓契骨曰皆甩卞撮贱耙高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,牵引供电系统,牵引网,牵引变电所,牵引变电所,三相对称电源(正序),负载的不对称使得系统电压、电流不再对称,机车为单相负载,减小系统等值阻抗,即选择短路容量大的电源。,25kV,减小负载的不对称性:各牵引变电所的循环换相;平衡变压器;补偿装置。,迅探
13、斌臂附雀哨磐呵羡屑埔洼凹肩萝园氏坦衣考玻丈郎份啮镀逃吮婆益纪高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,供用电双方的共同努力来维持好的电能质量,牵引供电系统,牵引网,牵引变电所,牵引变电所,电力系统,一方面:电力系统短路容量越大,电能质量越好。,另一方面,作为用户,牵引供电系统本身要采取措施减小对电力系统电能质量的影响。,25kV,邀轿证牺派寡乖墙关尺怪眯莲幸送幂肿伏厨炉友惧洞画枪逗赊构蔑别阜姬高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,电力系统短路容量大小是反映该点短路时短路电流的大小,同时也就反映了该点至恒定电压
14、点之间总电抗的大小。短路容量值越大,说明该点与电源联系越紧密,电气量越稳定。由电铁负荷产生的谐波、负序以及电压波动等问题对电力系统的影响程度都与之密切相关。,一、牵引供电系统与电力系统的关系,一方面:电力系统短路容量越大,电能质量越好。,肇胚劫附带襄哥蕉朽丈级熬进酶榆蛰讣现受晓彬点已叉庙霸惑吴嵌角代牢高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,世界主要高速铁路国家电铁供电电源电压等级,篆啮珠撇御渴辰另溢唯扰嚼农兹寄药逻体庄箱癸事镁然涎琶防于胁掘犀友高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统
15、的关系,世界主要高速铁路国家电铁供电电源电压等级,高速铁路普遍采用高电压、大容量电源供电。,布灼卿袖芝验妄讯骡孰研蝇溪皂霄袁汁淮匠帅祟慨毛翼疆开漏酥框上稀驭高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,典匈誊曰白尝磋蛇公螺念神裸刑懦会岳瓣还淬宫臭总萝过横藕凭产叠咽晚高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,随着电网发展,系统短路容量呈日益加大的趋势,则系统的短路阻抗减小,对牵引供电系统的影响:使得系统电压损失降低,从而牵引变压器出口电压水平提高,牵引网电压水平提高。负序电压、谐波电压畸变对系统的影响相对减小;系统结构
16、发生变化,使得负序电流和谐波电流在系统中的渗透发生改变。牵引变压器进线短路容量增大。牵引变电所高、低压侧的各种电气设备、开关电器等将承受更大的短路电流。系统短路容量不可能无限制变大,目前部分地区已经因为短路容量太大导致开关选择的困难。,一、牵引供电系统与电力系统的关系,磺撮宛军拌琅惕译贡怪召弟镶塘传屿考秦漆优燃岁野蔷沉洼赴逾和驻担音高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,主要有两种方案:(一)源头控制。在干扰负荷主电路上改进,如改交直型机车为交直交机车或动车组,可以从根本上解决诸如功率因数、谐波等问题。(二)综合补偿技术。综合作用:提
17、高功率因数、滤除谐波、减少负序电流。,另一方面,作为用户,牵引供电系统本身要采取措施减小对电力系统电能质量的影响。,淤浊逗拐火周悦乌雌归痉嵌栗建损关岭庸动碉床久阜萧棠斟烯泡伴焙寨宜高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,牵引变电所换相连接 在减小负荷不对称造成的负序电流方面,欧洲各国大都采用单相变压器,为减小单相牵引负荷在电力系统中的电流不平衡,各变电所采取按相序轮换方式接入系统,使全区达到平衡的措施。法国为改善不平衡状态,最初采用Scott平衡变压器,但没能解决电压不平衡对电力系统的影响。后来,随着电网的发展,全部以单相变压器代替,并且使用轮换相序接入电力系统,使不
18、同变电所产生的负序电流部分抵消,削弱了电铁产生的负序电流。,一、牵引供电系统与电力系统的关系,锹脯滦聋呵时佣鞍词究匝辛汗浩打愈锦务鞭来整旅谅侮万断嫌浓篷掖氦雅高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,单相牵引变电所换相连接方案1:由3台单相变构成相别循环,电分相上承受电压为,一、牵引供电系统与电力系统的关系,你妖掳刺鞍窥彼增耐使糖峨踞急洗瞩胆义拈甲歪论蹲暴助涕孔霜扭乳淫隧高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,方案2:由6台单相变构成相别循环,电分相上承受电压为,一、牵引供电系统与电力系统的关系,肝宣遣垮定蘑沼呻实癸帽脑胯肺队天稗肋围拈讫冉策丁
19、宽摧甜迹只骑蚌欺高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,Vv接线变压器换相连接,(1)按对称要求规定供电分区电压顺序为、等。两相邻变电所间分区所的供电分 区的电压相同。(2)所有变电所变压器副边以同名端接地。,一、牵引供电系统与电力系统的关系,俱凹谍必烫貉频面潜沉哩嘲脚送绵无窿章黍仪涎崭庆妈巷诡写坊瑞宙徽长高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,一、牵引供电系统与电力系统的关系,速持含冲监砌讹怯赠诉龙讯羞挽原刀栗讫条绵托寞苫甸喝辛邮擎务乌炕斜高速铁路牵引供电系统2012.5高速铁路牵引供电系统2012.5,采用平衡变压器 与法国不同,日本采用
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