电气化铁路向量特性分析.docxVIP

文章编号:1008-3782(2011)04-0050-02电气化铁路向量特性分析李广贤1,张红艳2,张洪军1(1.沧州供电公司,河北沧州061001;2.河北省电力培训中心,河北石家庄050000)摘要:随着电力发展的深入和电铁网架的扩大,电气化铁路的发展会越来越快捷,对电气化铁路负荷特性的检查也就日趋重要。文章通过对电气化铁路负荷进行向量检查的工作过程,着重分析了此类不对称负荷的向量特点及形成原因。关键词:换相;两个单相变压器组合;负荷角;向量图中图分类号:U223文献标识码:A随着科技的不断发展,电气化铁路以其优良卓越的性能被大范围推广。而其独特的负荷特点必将给电力系统带来一定的影响。2011年3月16日沧州地区第一座电气化铁路牵引站——清池站验收投运。作为京沪高铁沧州段的第一座牵引站,我们倾注了相对较多的关注。接线方式如图1所示,牵引站采取的是两个单相变压器组合的接线方式,即采用单相变压器供电,一个牵引站由两个单相变压器组合后三相顺相序接入电网系统供电。由于电力机车牵引负荷为三相不对称负荷,为了减小其不对称性,各牵引变电站高压侧接入电网系统时要进行换相,使机车负荷较为均匀地分配在电网系统各相上。一般低压侧C相固定接地,通过高压侧A,B,C三相轮换,实现低压侧a,b,c三相轮换接地,如图2所示。牵引变电站高压侧接到三相平衡电源上,低压侧伸出两个供电臂,分别接至接触网上,牵引变压器二次侧额定电压一般为27.5kV,机车在架空接触网和铁轨之间行驶,也就是说其负荷电流反应在高压侧仅有两相电流,而负荷电流大小受其载重量以及行驶速度决定。由于其负荷的严重不对称,决定着负荷存在大量的不对称分量和高次谐波12。12向量检查为清池牵引变电站输送电源的是长芦220kV站芦清I,II线,其线路保护配置为RCS2931光差线路保护、PSL603光差线路保护。下面以芦清I线为例,结合PSL603的两次采样数据,以向量图的形式分析一下电铁的负荷特点。2.1PSL603AB相向量检查图3PSL603线路保护AB相负荷采样收稿日期:2011209210作者简介:李广贤(19702),男,河北省沧州市人,沧州供电公司高级工程师,学士学位,主要从事电力通信调度现场工作。51第4期李广贤等:电气化铁路向量特性分析根据图3的采样数据可以得出3:系统电压Ua,Ub,Uc为三相对称正序电压,相位角度互差120°,电流为电铁的AB相负荷电流,Ia为0.031A,超前Ua50.68°;Ib为0.026A,滞后Ua123.0°;Ic为0A。TA变比为1600?1,即一次电流约为50A。以系统电压Ua为基准,画出负荷电流的向量图(如图4)所示:Ia超前Ua50.68°,Ib滞后Ua123.0°,即超前IaIb173.68°。根据余弦定理可以得出Iab约为0.056A,同理可以得出Iab超前Ua约53°,Uab为100V,角度为超前30°。由此····可知:Iab=0.056∠53°A;Uab=100∠30°V;故Iab超前Uab约23°。PSL603BC相向量检查经过换相后,得到了BC相的采样数据如图5所示。2.2图4电流电压向量图根据图5的采样数据可以得出3:系统电压为Ua,Ub,Uc三相对称正序电压,相位角度互差120°,电流为电铁的BC相负荷电流,Ia为0A;Ib为0.033A,滞后Ua71.0°;Ic为0.026A,超前Ua104.90°。TA变比为1600?1,即一次电流约为55A。图5PSL603线路保护BC相负荷采样图6电流电压向量图以系统电压Ua为基准,画出负荷电流的向量图(如图6)所示:Ib滞后Ua71.0°,Ic超前Ua104.90°,即Ib滞后Ic175.9°。根据余弦定理可以得出Ibc约为0.058A,同理可以得出Ibc滞后Ua约78°,Ubc为100V,角度····为滞后Ua90°。由此可知:Ibc=0.058∠-78°A;Ubc=100∠-90°V;故Ibc超前Ubc约12°。3结论与探索由于电铁为感性负荷,因此负荷电流(线电流)超前母线电压(线电压)应小于90°,落在第一象限内,即负荷角度应为锐角。由此可以得知:我们所测线路负荷角度都在10°～30°之间,向量检查分析正确4。经过了半年多的运行,京沪高铁沧州段经受住了暑期客运高峰以及国庆黄金周的客运高峰的考验,长芦站、清池站整个网架也顺利度过了夏季汛期等电力故障多发期。目前运行状况良好。此外,鉴于电铁的行驶速度、所载负重的不同决定负荷电流的大小,使负荷电流有着不稳定的特殊性,同时电铁在试运行的阶段,其运行时段及速度的不稳定性也给我们的向量检查带来了不便,经常出现在现场等负荷的情况,为此我们经调度方式部门许可,尝试以电容器组的电流来模拟替代电铁的负荷电流,此种测试方法目前尚在试验阶段,有待推广